DE102005017006A1 - Machining device for at least one workpiece has at least one force measurement device between workpiece clamping table and machine stand - Google Patents
Machining device for at least one workpiece has at least one force measurement device between workpiece clamping table and machine stand Download PDFInfo
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Abstract
Description
Beim Dünnen bzw. Oberflächenbearbeiten flacher Werkstücke, z. B. beim Polieren oder Schleifen, insbesondere von Wafer der optischen und Halbleiterindustrie, ist es für ein genaues und zielgerichtetes Einstellen der Werkstückmaßhaltigkeit, Oberflächen- und Materialqualität sowie der Prozessüberwachung und -optimierung von Vorteil, die während der Bearbeitung auftretenden Bearbeitungskräfte zu messen.At the thin or surface finishing flatter Workpieces, z. B. when polishing or grinding, in particular wafers of the optical and semiconductor industry, it is for an accurate and purposeful Adjusting the workpiece dimension, Surfaces- and material quality as well as process monitoring and optimizing the occurring during processing machining forces to eat.
Die Messung der Bearbeitungskräfte geschieht aus konstruktiven Gründen derzeit in der Praxis bei Waferschleif- und – Poliermaschinen durch einen Kraftmessaufnehmer an der Schnittstelle zwischen einem Werkzeugschlitten und einem Maschinenständer. Diese Messanordnung hat den Nachteil, dass durch nicht vorhandener Koaxialität von der Messachse zur Bearbeitungsachse und zu den Führungen, sowie durch Fertigungstoleranzen, die Reibung in den Führungen und Kraftumlenkungen durch resultierende Drehmomente zu Verkippen und Klemmen führt und somit die Messergebnisse verfälscht werden.The Measurement of machining forces happens for constructive reasons currently in practice in wafer grinding and polishing machines by a Force transducer at the interface between a tool slide and a machine stand. This measuring arrangement has the disadvantage that by nonexistent Coax from the measuring axis to the machining axis and to the guides, as well as by manufacturing tolerances, the friction in the guides and force deflections by resulting torques to tilt and terminals leads and thus the measurement results are falsified.
Aufgabe der ErfindungTask of invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Bearbeiten mindestens eines Werkstücks bereitzustellen mit der die während der Bearbeitung auftretenden Bearbeitungskräfte mit erhöhter Genauigkeit gemessen werden können.Of the Invention is based on the object, a device for editing at least one workpiece to provide with the while the processing occurring machining forces are measured with increased accuracy can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines oder mehrerer Werkstücke, mit einem Maschinengestell, mit einer Werkzeugspindel und mit einem Werkstückaufspanntisch, wobei der Werkstückaufspanntisch an dem Maschinengestell angeordnet ist, dadurch gelöst, dass zwischen dem Werkstückaufspanntisch und dem Maschinengestell mindestens eine Kraftmesseinrichtung vorgesehen ist.These Task is according to the invention in a Device for processing one or more workpieces, with a machine frame, with a tool spindle and with a The workpiece clamping, the workpiece clamping table is arranged on the machine frame, solved by that between the workpiece clamping table and the machine frame provided at least one force measuring device is.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden die in das Werkstück eingeleiteten Bearbeitungskräfte direkt gemessen, was sich in einer verbesserten Messgenauigkeit niederschlägt, weil Messfehler auf Grund von Reibungseffekten der Werkzeugschlittenführung, von Fluchtungsfehlern und dem Verkippen des Werkzeugschlittens vermieden werden.at the inventive arrangement become the in the workpiece initiated processing forces measured directly, resulting in improved measurement accuracy reflected, because measurement errors due to frictional effects of the tool slide guide, from Alignment errors and tilting the tool slide avoided become.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen dem Werkstückaufspanntisch und dem Maschinengestell mehrere Kraftmesseinrichtungen vorgesehen sind, und wenn die Kraftmesseinrichtungen zueinander beabstandet angeordnet sind.It has proven to be advantageous when between the workpiece clamping table and the machine frame several force measuring devices provided are and when the force measuring devices spaced from each other are arranged.
Bei dieser Anordnung werden die Kraftmesseinrichtungen parallel geschaltet, so dass unabhängig von der Lage der Kontaktzone zwischen Werkstück und Bearbeitungswerkzeug die auf das Werkstück ausgeübten Bearbeitungskräfte mit konstanter Genauigkeit erfasst werden.at this arrangement, the force measuring devices are connected in parallel, so that independent from the position of the contact zone between the workpiece and the machining tool the on the workpiece exerted machining forces be detected with constant accuracy.
Dieser Vorteil wird besonders dadurch gewährleistet werden, dass die Messpunkte der Krafteinrichtungen ein Polygon aufspannen, und dass eine Projektion der Fläche innerhalb derer das oder die auf dem Werkstückaufspanntisch aufgespannten Werkstücke bearbeitet werden, innerhalb dieses Polygons liegen. Dadurch wird ein Verkippen oder Verkanten des Werkstückaufspanntisches in Folge der auf das Werkstück ausgeübten Bearbeitungskräfte sicher vermieden.This Advantage will be ensured especially by the fact that the Measuring points of the force devices span a polygon, and that one Projection of the surface within which the workpiece or workpieces clamped on the workpiece clamping table are machined will lie within that polygon. This will cause a tilt or tilting the workpiece clamping table in consequence of on the workpiece exerted Machining forces safely avoided.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Bearbeitungskräfte an einem Ort in das Werkstück einzuleiten, der etwas außerhalb des erwähnten Polygons liegt. Auch dann kann ein Kippen beziehungsweise Verkanten noch vermieden werden.Of course it is it also possible the machining forces to initiate into the workpiece at one place the something outside of the mentioned Polygon lies. Even then, tilting or tilting can occur still be avoided.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Kraftmesseinrichtung ein Dehnungsmessstreifen, auf dem Piezoeffekt basierende Sensoren und/oder Sensoren eingesetzt werden, die auf einer Druckmessung basieren.It has proved to be advantageous when as a force measuring device a strain gauge, sensors based on the piezoelectric effect and / or sensors are used, which are based on a pressure measurement based.
Selbstverständlich können auch verschiedene der genannten oder auch anderer Messprinzipien in einer Kraftmesseinrichtung eingesetzt werden. Zur weiteren Verbessung der Qualität der Messergebnisse können verschiedene in einer Kraftmesseinrichtung zusammengefasste Sensoren messtechnisch in Reihe geschaltet werden. Wenn die messtechnisch in Reihe geschalteten Sensoren auf unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien beruhen, kann dadurch die Genauigkeit der Messung weiter verbessert werden und es können Messfehler, die durch eines der eingesetzten Messprinzipien möglicherweise entstehen, durch die diversitäre Redundanz der verschiedenen Sensoren oder eine Kontrollmessung mit einem Sensor, der nach einem anderen physikalischen Prinzip arbeitet, erkannt und ausgeglichen werden.Of course you can too various of the mentioned or other measuring principles in one Force measuring device can be used. For further improvement the quality the measurement results can various sensors combined in a force measuring device metrologically connected in series. If the metrologically in Series connected sensors on different physical Based on measuring principles, this can increase the accuracy of the measurement be further improved and there may be measurement errors caused by one of the measuring principles used may arise due to the diversified Redundancy of the various sensors or a control measurement with a Sensor that works according to another physical principle, be recognized and compensated.
Insbesondere ist die Kombination mehrerer Sensoren in einer Kraftmesseinrichtung dann hilfreich, wenn die auf das Werkstück eingeleiteten Kräfte in unterschiedlichen Frequenzbereichen liegen und ein Sensor nicht den gesamten Frequenzbereich innerhalb dessen Kräfte auf das Werkstücke eingeleitet werden in ausreichender Genauigkeit erfassen kann.Especially is the combination of several sensors in a force measuring device then helpful if the forces introduced on the workpiece in different Frequency ranges lie and a sensor does not cover the entire frequency range within its powers on the workpieces can be introduced in sufficient accuracy.
In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn der oder die Sensoren, deren Messgenauigkeit bei höheren Frequenzen sehr hoch ist, näher an dem Aufspanntisch angeordnet sind als der oder die Sensoren, deren Arbeitsbereich bei tieferen Frequenzen optimal ist.In this case, it is particularly advantageous if the sensor (s) whose measurement accuracy is very high at higher frequencies are located closer to the chuck table than the one or more sensors whose operating range is optimal at lower frequencies.
Je nach Erfordernis und Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung können alle Kraftmesseinrichtungen für die gleichen Belastungen ausgelegt sein und damit baugleich ausgeführt werden. Alternativ ist es auch möglich, an den Punkten an denen die größten Kräfte auftreten, Kraftmesseinrichtungen mit einer höheren Belastbarkeit einzusetzen.ever As required and structure of the device according to the invention can all Force measuring devices for be designed the same loads and thus executed identical. Alternatively, it is also possible at the points where the greatest forces occur Force measuring devices with a higher load capacity to use.
Um das Verkanten und sonstige Fehlereinflüsse zu minimieren, ist es vorteilhaft, wenn die Kraftmesseinrichtungen so angeordnet sind, dass die von den Messpunkten der Kraftmesseinrichtungen aufgespannte Fläche möglichst nahe an der Ebene der Werkstück-Werkzeug-Kontaktfläche liegt. Dies bedeutet nichts anderes, als dass die Messpunkt der Kraftmesseinrichtung möglichst nahe an der Auflagefläche des Werkstückaufspanntisches liegen sollten.Around to minimize tilting and other error effects, it is advantageous when the force measuring devices are arranged so that the If possible, the area spanned by the measuring points of the force measuring devices is close to the plane of the workpiece-tool contact surface. This means nothing else than that the measuring point of the force measuring device preferably close to the support surface of the workpiece clamping table should lie.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders geeignet zur Einseitenbearbeitung, insbesondere zum Schleifen und/oder Polieren von Werkstücken. Besonders bevorzugt kann diese Vorrichtung zum Schleifen und/oder Polieren von Wafern eingesetzt werden.The inventive device is particularly suitable for single-side machining, in particular for Grinding and / or polishing of workpieces. Particularly preferred may this device used for grinding and / or polishing of wafers become.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the subsequent drawing, the description and the claims can be removed.
Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen genannten Vorteile können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the drawing, the description and the claims mentioned Benefits can both individually and in any combination with each other invention essential be.
Zeichnungdrawing
Es zeigenIt demonstrate
Die
Im
rechten Teil der
In
der Werkzeugspindel
Der
Schleifkörper
der Topfscheibe
Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden die Bearbeitungskräfte
zwischen Topfscheibe
In
der
In
der
Anhand
der
Da
die drei Kraftmesseinrichtungen
Dabei
ist die Messgenauigkeit sehr hoch. Dies liegt daran, dass die Krafteinleitung
innerhalb des von den Kraftmesseinrichtungen
Die
Kraftmesseinrichtungen
Falls
erforderlich, können
jedoch auch zusätzliche
Führungen
(nicht dargestellt) vorgesehen werden, die ein Ausweichen des Werkstückaufspanntisches
Die
Kraftmesseinrichtungen können
aus einem oder mehreren Sensoren bestehen, je nachdem welche Art
von Bearbeitungskräften
gemessen werden müssen.
Bei manchen Bearbeitungen können zum
Beispiel zeitlich veränderliche
Bearbeitungskräfte
auftreten und zwar mit sehr großen
Unterschieden bezüglich
des Frequenzbereichs. Da nicht alle Sensoren sowohl niederfrequente
als auch hochfrequente Änderungen
von Kräften
gleich gut erfassen können,
kann es auch vorteilhaft sein, mehrere Sensoren, die bevorzugt auf
unterschiedlichen Messprinzipien basieren, in einer Kraftmesseinrichtung
In
diesem Fall werden die verschiedenen Sensoren einer Kraftmesseinrichtung
Selbstverständlich können auch
mehr als drei Kraftmesseinrichtungen
Die
Qualität
der Messergebnisse wird weiter verbessert, wenn der Abstand von
der Kontaktfläche
Die von den Kraftmesseinrichtungen generierten Ausgangssignale können beispielsweise von der Maschinensteuerung zur Überwachung des Bearbeitungsprozesses und/oder zur Regelung des Antriebs des Werkzeugschlittens und des Werkzeugantriebs genutzt werden.The For example, output signals generated by the force measuring devices can from the machine control to monitoring the machining process and / or the regulation of the drive of Tool carriage and the tool drive can be used.
Claims (14)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE102005017006A DE102005017006A1 (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Machining device for at least one workpiece has at least one force measurement device between workpiece clamping table and machine stand |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE102005017006A DE102005017006A1 (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Machining device for at least one workpiece has at least one force measurement device between workpiece clamping table and machine stand |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102005017006A1 true DE102005017006A1 (en) | 2006-10-12 |
Family
ID=37026410
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE102005017006A Withdrawn DE102005017006A1 (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Machining device for at least one workpiece has at least one force measurement device between workpiece clamping table and machine stand |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102005017006A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105834461A (en) * | 2016-05-23 | 2016-08-10 | 中信戴卡股份有限公司 | Clamping force detection device for wheel vertical lathe machining |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69204559T2 (en) * | 1991-06-06 | 1996-04-18 | Commissariat Energie Atomique | Polishing machine with an improved workpiece carrier. |
| US5944580A (en) * | 1996-07-09 | 1999-08-31 | Lg Semicon Co., Ltd. | Sensing device and method of leveling a semiconductor wafer |
-
2005
- 2005-04-07 DE DE102005017006A patent/DE102005017006A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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