DE69708773T2

DE69708773T2 - Automatisches Messgerät

Info

Publication number: DE69708773T2
Application number: DE69708773T
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Kurita; Manabu Nagai
Original assignee: SpeedFam Co Ltd; Speedfam Corp
Current assignee: SpeedFam Co Ltd; Speedfam Corp
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: EP0819500A1; TW404874B; EP0819500B1; DE69708773D1; KR100263786B1; KR980008456A; JPH1034529A; US5969521A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Meßvorrichtung zum Messen der Dicke eines Werkstücks, das poliert ist, indem eine Änderung bezüglich des Abstandes zwischen einem Paar von Oberflächenplatten erfaßt wird, und insbesondere betrifft sie eine derartige automatische Meßvorrichtung, die bei einer Läppvorrichtung einsetzbar ist.

Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik

Eine Läppvorrichtung ist mit einer ersten oder einer oberen Oberflächenplatt und einer zweiten oder einer unteren Oberflächenplatte ausgestattet, die durch Arme drehbar gestützt bzw. gelagert sind, so daß Werkstücke, die jeweils durch einen Träger gehalten werden, mittels der oberen und der unteren Oberflächenplatte geklemmt werden, die angetrieben werden, um sich in entgegengesetzten Richtungen zu drehen, um dadurch die Werkstücke zu polieren.
Allgemein wird bei einer solchen Läppvorrichtung eine automatische Meßvorrichtung dazu verwendet, automatisch zu bestimmen, ob ein Werkstück bis zu einer vorbestimmten Dicke geschliffen oder poliert ist, siehe beispielsweise DE-A-32 12 252.
Herkömmlicherweise ist bislang für einen solchen Typ von automatischer Meßvorrichtung eine derartige bekannt gewesen, die eine magnetische Skala verwendet. Dieser Typ von automatischer Meßvorrichtung ist so aufgebaut, daß die magnetische Skala eine nach oben gerichtete Sonde hat, wobei ihr oberstes Ende in Kontakt mit einer unteren Oberfläche eines Chips angeordnet ist, der mit der oberen Oberflächeplatte für eine integrale Drehung damit gekoppelt ist.
Insbesondere wird, wenn die obere Oberflächenplatte gemäß einem größer werdenden Ausmaß an einem Polieren des Werkstücks nach unten bewegt wird, der Chip zusammen mit der oberen Oberflächenplatte auch nach unten bewegt, so daß die Sonde in die magnetische Skala gestoßen bzw. gedrückt wird. Somit erfaßt die magnetische Skala ein Ausmaß eines Versatzes der Sonde, wodurch der Abstand zwischen der oberen und der unteren Oberflächenplatte durch das Ausmaß des Versatzes gemessen wird, was die Dicke des Werkstücks bestimmt.
Ein anderer Typ von automatischer Meßvorrichtung ist bekannt gewesen, welcher einen Wirbelstromsensor 102 verwendet, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Bei dieser automatischen Meßvorrichtung strahlt ein an einer oberen Oberflächenplatte 3 montierter Wirbelstromsensor 102 ein Magnetfeld in Richtung zu einer unteren Oberflächenplatte 2, so daß er den Abstand zwischen der oberen und der unteren Oberflächenplatte 3, 2 erfaßt und darauffolgend ein analoges Spannungssignal ausgibt, das den erfaßten Abstand anzeigt. Eine Arithmetik- Operationseinrichtung 110 wandelt das analoge Spannungssignal in eine vorbestimmte Abtastzahl von entsprechenden digitalen Spannungssignalen um und berechnet den Abstand zwischen der oberen und der unteren Oberflächenplatte 3, 2 basierend auf dem Spannungswert der größten Anzahl von digitalen Spannungssignalen unter diesen digitalen Spannungssignalen, um dadurch die Dicke des Werkstücks zu bestimmen.
Genauer gesagt erfaßt der Wirbelstromsensor 102 Träger 100 und Fasern quer zum Format oder Markierungsnuten 20 an einer oberen Oberfläche der unteren Oberflächenplatte 2, so daß durch die Arithmetik-Operationseinrichtung 110 abgetastete analoge Spannungssignale zusätzlich zu denjenigen, die den Abstand zwischen der oberen und der unteren Oberflächenplatte 3, 2 anzeigen, diejenigen enthalten, die die Abstände von der oberen Oberflächenplatte 3 zu den Trägern 100 und den Fasern quer zum Format 20 enthalten.
In diesem Fall ist ein Objekt, das der unteren Oberfläche der oberen Oberflächenplatte 3 am nächsten ist, die obere Oberfläche eines jeweiligen Trägers 100, der an der unteren Oberflächenplatte 2 angeordnet ist, und ist das zweitnächste die obere Oberfläche der unteren Oberflächenplatte 2, die zwischen den Trägern 100 liegt, und sind diejenigen, die am weitesten entfernt sind, die Fasern quer zum Format oder die Markierungsnuten 20.
Als Ergebnis hat die Spannung, die den Abstand eines jeweiligen Trägers 100 zur unteren Oberfläche der oberen Oberflächenplatte 3 (hierin nachfolgend einfach Trägerabstand genannt) den niedrigsten Wert, ist die Spannung, die den Abstand der unteren Oberflächenplatte 2 dorthin anzeigt, höher als die Spannung, die den Trägerabstand anzeigt, und hat die Spannung, die den Abstand der Fasern quer zum Format 20 dorthin anzeigt, den höchsten Wert.
Ebenso ist deshalb, weil die Erfassungszeit des Wirbelstromsensors 102, der die obere Oberfläche der unteren Oberflächenplatte 2 erfaßt, die längste ist, die Anzahl oder die Häufigkeit von Erzeugungen der digitalen Spannungssignale, die die untere Oberflächenplatte 2 anzeigen, die größte. Aufgrund der Tatsache, daß die Erfassungszeit bezüglich der oberen Oberflächen der Träger 100 kleiner als die Erfassungszeit für die untere Oberflächenplatte 2 ist, ist die Häufigkeit der digitalen Spannungssignale, die die Abstände von der unteren Oberfläche der oberen Oberflächenplatte 3 zu den oberen Oberflächen der Träger 100 anzeigen, kleiner als die Häufigkeit der digitalen Spannungssignale, die die Abstände von der oberen Oberfläche der unteren Oberflächenplatte 2 zu der unteren Oberfläche der oberen Oberflächenplatte 3 anzeigen. Gleichermaßen ist die Erfassungszeit für die Fasern quer zum Format 20 die kürzeste, und somit ist die dazu gehörende Häufigkeit die niedrigste.
Als Folge wird eine Verteilung von Häufigkeiten bzw. Frequenzen erhalten, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Wie es aus dieser Figur deutlich zu ersehen ist, erscheinen Frequenzen C für den Träger 100 bei einer Seite oder einem Bereich niedriger Spannung; Häufigkeiten bzw. Frequenzen U für die untere Oberflächenplatte 2 erscheinen in einem Bereich mittlerer Spannung und Frequenzen S für die Fasern quer zum Format 20 erscheinen bei einer Seite oder einem Bereich hoher Spannung, welche bzw. welcher bezüglich der Spannung etwas höher als der Bereich mittlerer Spannung ist.
Somit nimmt die Arithmetik-Operationseinrichtung 110 einen Spannungswert heraus, der die größte Frequenz der Frequenzkurve U hat, und führt eine Rückwärtsberechnung basierend auf diesem Spannungswert durch, um den Abstand zwischen der unteren und der oberen Oberflächenplatte 2, 3 zu erhalten, und bestimmt den berechneten Abstand als die Dicke des Werkstücks.
Die oben angegebene herkömmliche automatische Meßvorrichtung hat jedoch folgende Probleme in sich.
Zuerst resultiert bei der automatischen Meßvorrichtung, die die magnetische Skala verwendet, da sie derart ausgebildet ist, daß sie ein Ausmaß eines Versatzes nach unten der oberen Oberflächenplatte von einer vorbestimmten Referenzposition als Ausmaß eines Polierens des Werkstücks, das poliert wird, voraussetzt, ein Abnutzen der unteren Oberflächenplatte in einem Fehler bezüglich der gemessenen Werte.
Das bedeutet, daß dann, wenn die untere Oberflächenplatte abgetragen bzw. abgenutzt wird, das Ausmaß eines Versatzes nach unten der oberen Oberflächenplatte, welches gleich der Summe des Ausmaßes einer Abnutzung des Werkstücks und desjenigen der unteren Oberflächenplatte ist, nicht genau der Dicke des Werkstücks entsprechen kann. Daher wird es dann, wenn die untere Oberflächenplatte bis zu einem wesentlichen Maß abgetragen bzw. abgenutzt worden ist, unmöglich, die Dicke des Werkstücks auf eine genaue Weise zu messen.
Weiterhin wird aufgrund des Aufbaus, das die Sonde in Kontakt mit dem Chip angeordnet ist, der sich integral mit der oberen Oberflächenplatte dreht, das kontaktierende Ende der Sonde durch eine Drehung des Chips abgenutzt, was Anlaß zu einem möglichen Fehler bei Messungen gibt.
Gegensätzlich dazu wird es bei der automatischen Meßvorrichtung, die den Wirbelstromsensor 102 verwendet, da sie aufgebaut ist, daß der Abstand zwischen der oberen und der unteren Oberflächenplatte unter Verwendung eines zur unteren Oberflächenplatte 2 projizierten Magnetfelds vom Wirbelstromsensor 102, der an der oberen Oberflächenplatte 3 montiert bzw. angebracht ist, erfaßt wird, keinen Fehler aufgrund einer Abnutzung an der unteren Oberflächenplatte 2 und/oder der Sonde geben.
Bei diesem Typ von automatischer Meßvorrichtung berechnet jedoch die Arithmetik-Berechnungseinrichtung 110 einen Spannungswert der größten Anzahl von Auftritten oder der größten Frequenz bzw. Häufigkeit basierend auf der Verteilung der Anzahl auf Auftritten oder Häufigkeiten bzw. Frequenzen, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, und wandelt sie dann in einen entsprechenden Wert einer Dicke des Werkstücks um. Bei einem solchen Aufbau kann es einen großen Fehler bei den Messungen in Abhängigkeit von der Eigenschaft des Werkstücks geben.
Insbesondere wird das Werkstück in eine entsprechende Bohrung im Träger 100 eingepaßt, so daß es unter dem Wirbelstromsensor 102 durchläuft. In dem Fall, daß das Werkstück aus einem Material mit einem hohen Widerstand ausgebildet ist, kann der Wirbelstromsensor 102 das Werkstück nicht erfassen, sondern stattdessen die obere Oberfläche der unter dem Werkstück angeordneten unteren Oberflächenplatte 2. Diesbezüglich ist die Frequenzkurve U, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist, die Summe der Frequenz a der oberen Oberfläche der unteren Oberflächenplatte 2, die zwischen der Vielzahl von Trägern 100 freigelegt ist, und der Frequenz b der oberen Oberfläche der unteren Oberflächenplatte 2, die unter dem Werkstück angeordnet ist, und somit ist der maximale Wert der Summe a + b im Vergleich mit dem maximalen Wert der Frequenzkurve C im wesentlichen groß. Demgemäß wird es keinen Fall geben, in welchem die Frequenzkurven C und U durch einen Fehler unterschieden oder erkannt werden.
Wenn das Werkstück aus einem Material mit einem niedrigen Widerstand ausgebildet ist, kann der Wirbelstromsensor 102 jedoch das Werkstück erfassen und ein analoges Spannungssignal entsprechend dem Widerstandswert ausgeben.
Somit erscheint die Frequenzkurve des Werkstücks in der Nähe der Frequenzkurve C, und die maximale Frequenz der Frequenzkurve U wird auf den Wert "a" kleiner, so daß eine Situation entsteht, daß die maximalen Werte der Frequenzkurven U, C und die Frequenzkurve des Werkstücks im wesentlichen gleich zueinander werden.
In dieser Situation, in welchem die maximalen Werte für die Vielzahl von Frequenzkurven im wesentlichen derselbe Wert werden, wird der Spannungswert entsprechend der maximalen Frequenz der Frequenzkurve U fehlerhaft als der Spannungswert entsprechend der maximalen Frequenz der Frequenzkurve C berechnet, was in einer unrichtigen Messung der Dicke des Werkstücks resultiert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung soll die oben angegebenen verschiedenen Probleme vermeiden, denen bei den herkömmlichen automatischen Meßvorrichtungen begegnet wird, und hat als ihre Aufgabe, eine neue und verbesserte automatische Meßvorrichtung zu schaffen, die eine äußerst genaue Messung der Dicke eines Werkstücks durchführen kann, ohne daß sie durch die Eigenschaft des Werkstücks beeinflußt bzw. beeinträchtigt wird, in dem Abstandsdaten bezüglich Trägern von Abstandsdaten, die die Abstände zwischen einem Paar von Oberflächenplatten darstellen, die in einem kontaktlosen Zustand erfaßt werden, ausgeschlossen werden.
Zum Lösen der vorgenannten Probleme ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine automatische Meßvorrichtung zur Verwendung mit einer Läppvorrichtung mit einem Paar von Oberflächenplatten geschaffen, die bezüglich zueinander drehbar sind, wobei eine Vielzahl von Trägern jeweils ein Werkstück hält, die dazwischen in Sandwichbauweise angeordnet sind, wobei die automatische Meßvorrichtung folgendes aufweist:
Eine Abstandssensoreinrichtung, die an einer des Paars von Oberflächenplatten zu montieren ist, zum Strahlen einer elektromagnetischen Welle in Richtung zur anderen Oberflächenplatte, um dadurch einen Abstand zu ihr zu erfassen, und zum Erzeugen eines Analogsignals, das den so erfaßten Abstand darstellt;
eine Analog/Digital-Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln des Analogsignals von der Abstandssensoreinrichtung in ein entsprechendes digitales Spannungssignal mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz;
eine Schalteinrichtung zum Zulassen, daß die digitalen Spannungssignale von der Analog/Digital- Umwandlungseinrichtung nur dann durchlaufen, wenn die Abstandssensoreinrichtung bei einem Raum zwischen den Trägern positioniert ist; und
eine Arithmetik-Operationseinrichtung zum Bestimmen einer Dicke eines jeweiligen Werkstücks basierend auf einem Spannungswert eines digitalen Spannungssignals mit einer maximalen Frequenz unter den digitalen Spannungssignalen von der Schalteinrichtung.
Bei dem obigen Aufbau dreht sich das Paar von Oberflächenplatten mit der Vielzahl von Trägern, die Werkstücke halten, die in Sandwichbauweise dazwischen angeordnet sind, so daß die Werkstücks dadurch poliert werden. Gleichzeitig strahlt die an der einen Oberflächenplatte montierte Abstandssensoreinrichtung eine elektromagnetische Welle, um den Abstand zur anderen Oberflächenplatte zu erfassen, und erzeugt ein analoges Spannungssignal, das den erfaßten Abstandswert darstellt. Das analoge Spannungssignal von der Abstandssensoreinrichtung wird durch die Analog/Digital-Umwandlungseinrichtung bei der vorbestimmten Abtastfrequenz in ein digitales Spannungssignal umgewandelt. Dem so umgewandelten digitalen Spannungssignal wird erlaubt, durch die Schalteinrichtung nur dann zu laufen, wenn die Abstandssensoreinrichtung bei dem Raum zwischen den Trägern positioniert ist. Als Ergebnis wird nur ein digitales Spannungssignal, das den Abstand zur anderen Oberflächenplatte darstellt, die im Raum angeordnet ist, zur Arithmetik-Operationseinrichtung eingegeben, wo die Dicke eines jeweiligen Werkstücks aus dem Spannungswert des digitalen Spannungssignals mit einer maximalen Frequenz berechnet wird.
Bei einer Form der Erfindung weist die Schalteinrichtung folgendes auf:
einen ersten Trägersensor, der an der einen Oberflächenplatte montiert ist, wobei die Abstandssensoreinrichtung zum Erfassen von einem von zwei benachbarten Trägern montiert ist, die an den gegenüberliegenden Seiten des Raums positioniert sind, um ein erstes Spannungssignal hohen Pegels zu erzeugen, wenn die Abstandssensoreinrichtung bei dem Raum positioniert ist;
einen zweiten Trägersensor, der an der einen Oberflächenplatte montiert ist, wobei die Abstandssensoreinrichtung zum Erfassen des anderen der zwei benachbarten Träger montiert ist, um ein zweites Spannungssignal hohen Pegels zu erzeugen, wenn die Abstandssensoreinrichtung außerhalb des Raums positioniert ist; und
eine Gatterschaltung, die mit einem Ausgangsanschluß der Analog/Digital-Unwandlungseinrichtung verbunden ist und angepaßt ist, sich auf ein Ansteigen des ersten Spannungssignals hin zu öffnen und sich auf ein Ansteigen des zweiten Spannungssignals hin zu schließen.
Bei dem obigen Aufbau erfaßt der erste Trägersensor der Schalteinrichtung dann, wenn die Abstandssensoreinrichtung beim Raum positioniert ist, einen der zwei Träger, die an den gegenüberliegenden Seiten des Raums angeordnet sind, und erzeugt ein erstes Spannungssignal hohen Pegels zur Gatterschaltung. Die Gatterschaltung öffnet sich auf ein Ansteigen des ersten Spannungssignals hin, was zuläßt, daß das digitale Spannungssignal von der Analog/Digital- Umwandlungseinrichtung zur Arithmetik-Operationseinrichtung läuft. Andererseits erfaßt der zweite Trägersensor dann, wenn die Abstandssensoreinrichtung sich außerhalb des Raums bewegt, den anderen der zwei Träger und erzeugt ein zweites Spannungssignal hohen Pegels zur Gatterschaltung, wodurch die Gatterschaltung auf ein Ansteigen des zweiten Spannungssignals hin geschlossen wird, wodurch die Zufuhr des digitalen Spannungssignals zur Arithmetik- Operationseinrichtung unterbrochen wird.
Bei einer anderen Form der Erfindung weist die Gatterschaltung folgendes auf:
eine Flip-Flop-Schaltung mit einem ersten Eingangsanschluß, zu welchem ein vorbestimmtes Spannungssignal hohen Pegels eingegeben wird, einem zweiten Eingangsanschluß, zu welchem das erste Spannungssignal eingegeben wird, und einem dritten Eingangsanschluß, zu welchem das zweite Spannungssignal eingegeben wird; und
eine UND-Schaltungseinrichtung mit einem ersten Eingangsanschluß, der mit einem Ausgangsanschluß der Flip- Flop-Schaltung verbunden ist, und einem zweiten Eingangsanschluß, der mit einem Ausgangsanschluß der Analog/Digital-Unwandlungseinrichtung verbunden ist.
Beim obigen Aufbau wird das erste Spannungssignal zum zweiten Eingangsanschluß der Flip-Flop-Schaltung eingegeben, wird die vom ersten Eingangsanschluß davon eingegebene konstante Spannung hohen Pegels vom Ausgangsanschluß davon zum ersten Eingangsanschluß der UND-Schaltungseinrichtung ausgegeben, wodurch das digitale Spannungssignal von der Analog/Digital- Umwandlungseinrichtung zur Arithmetik-Operationseinrichtung eingegeben wird. Wenn das zweite Spannungssignal zum dritten Eingangsanschluß der Flip-Flop-Schaltung eingegeben wird, wird die Zufuhr der konstanten Spannung vom ersten Eingangsanschluß davon zur UND-Schaltungseinrichtung unterbrochen, so daß das digitale Spannungssignal nicht zur Arithmetik-Operationseinrichtung eingegeben wird.
Bei einer weiteren Form der Erfindung weist die Flip-Flop- Schaltung eine D-Typ-Flip-Flop-Schaltung mit dem ersten Eingangsanschluß in der Form eines Datenanschlusses, dem zweiten Eingangsanschluß in der Form eines Taktanschlusses und dem dritten Eingangsanschluß in der Form eines Rücksetzanschlusses auf.
Bei einer weiteren Form der Erfindung erzeugt die D-Typ-Flip- Flop-Schaltung ein digitales n-Bit-Spannungssignal in einer n-Bit-parallelen Form und weist die UND-Schaltungseinrichtung eine Vielzahl von UND-Schaltungen auf, zu welchen n Bits des digitalen Spannungssignals jeweils auf eine parallele Weise von der D-Typ-Flip-Flop-Schaltung eingegeben werden.
Bei einer weiteren Form der Erfindung weist der Abstandssensor einen Wirbelstromsensor auf.
Beim obigen Aufbau wird der Abstand zur anderen Oberflächenplatte durch das vom Wirbelstromsensor zur anderen Oberflächenplatte gestrahlte Magnetfeld erfaßt, und ein analoges Spannungssignal, das den erfaßten Abstandswert darstellt, wird vom Wirbelstromsensor ausgegeben.
Bei einer weiteren Form der Erfindung ist die Abstandssensoreinrichtung in der einen Oberflächenplatte einbettet und hat ein spitzes Ende davon innerhalb der einen Oberflächenplatte angeordnet.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung schneller offensichtlich werden, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine teilweise abgeschnittene vordere Aufrißansicht, die eine Läppvorrichtung zeigt, die mit einer automatischen Meßvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
Fig. 2 ist Ein Blockdiagramm der automatischen Meßvorrichtung der Fig. 1;
Fig. 3 ist eine teilweise aufgeschnittene vordere Aufrißansicht, die eine Polieroperation der Läppvorrichtung der Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 ist ein Querschnitt, der einen Abstand zwischen einer unteren und einer oberen Oberflächenplatte und einem Wirbelstromsensor zeigt;
Fig. 5(a) ist eine Draufsicht, die eine Betriebsposition eines ersten Sensors 6A der Fig. 2 schematisch zeigt;
Fig. 5(b) ist eine Draufsicht, die eine Betriebsposition eines zweiten Sensors 6B der Fig. 2 schematisch zeigt;
Fig. 6(a) ist ein Zeitdiagramm, das eine Wellenform eines Spannungssignals 5A zeigt, das vom ersten Sensor 6A ausgegeben wird;
Fig. 6(b) ist ein Zeitdiagramm, das eine Wellenform eines Spannungssignals 5B zeigt, das vom zweiten Sensor 6B ausgegeben wird;
Fig. 6(c) ist ein Zeitdiagramm, das eine Wellenform eines Spannungssignals SQ zeigt, das von einer D-FF- Schaltung 71 der Fig. 2 ausgegeben wird;
Fig. 7 ist eine Ansicht, die eine Frequenzverteilung von digitalen Spannungssignalen zeigt;
Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die eine herkömmliche automatische Meßvorrichtung zeigt; und
Fig. 9 ist eine Ansicht, die eine Frequenzverteilung von digitalen Spannungssignalen zeigt, die durch die herkömmliche automatische Meßvorrichtung der Fig. 8 erzeugt werden.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Nun wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben werden, während auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Fig. 1 zeigt eine teilweise aufgebrochene Form einer Läppvorrichtung, die mit einer automatischen Meßvorrichtung ausgestattet ist, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. In der folgenden Beschreibung bezeichnen dieselben Symbole wie diejenigen, die in den Fig. 7 und 8 verwendet sind, dieselben oder entsprechende Elemente darin.
In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine Läppvorrichtung und bezeichnet ein Bezugszeichen 4 eine automatische Meßvorrichtung.
Die Läppvorrichtung 1 weist eine untere Oberflächenplatte 2 auf, die bei einem oberen Teil innerhalb eines unteren Gehäuses 10 angeordnet ist, und eine obere Oberflächenplatte 3, die von einem Arm 11 aufgehängt ist.
Die untere Oberflächenplatte 2 ist in der Form eines kreisförmigen scheibenförmigen Elements, an welchem eine Vielzahl von Trägern 100, die jeweils ein Werkstück 101 halten, montiert ist. Die untere Oberflächenplatte 2 ist an ihrer oberen Oberfläche mit einer Vielzahl von Fasern quer zum Format 20 versehen, die sich in radialer Richtung von einer zentralen Bohrung aus in Richtung zu dem peripheren Rand davon erstrecken, um ein Poliermittel in der Form von Schlamm auf der oberen Oberfläche davon zu überstreichen bzw. abzutasten.
Die untere Oberflächenplatte 2 ist durch ein Paar von Lagern 13 an einer Antriebswelle 12ä mit einem Sonnengetriebe 12, das fest daran angebracht ist, nahe einem oberen Ende davon drehbar montiert. Ebenso ist ein internes Getriebe 14 durch ein Paar von Lagern 15 an einer äußeren Peripherie der unteren Oberflächenplatte 2 drehbar montiert.
Die obere Oberflächenplatte 3 ist in der Form eines kreisförmigen scheibenförmigen Elements, das durch einen Stützring 16 gestützt wird, um drehbar zu sein, während Werkstücke 101, die durch die Träger 100 gehalten werden, in Richtung zur oberen Oberfläche der unteren Oberflächenplatte 2 gedrückt werden. Insbesondere ist an der oberen Oberfläche des Stützrings 16, der die obere Oberflächenplatte 3 stützt, ein Lagerelement 17 fest angebracht, in welches ein Stab 18a eines Zylinders 18 eingefügt ist, wobei der Zylinder 18 wiederum durch einen Arm 11 eines Stützpols 19 gestützt wird.
Mit diesem Aufbau, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Träger 11, die jeweils ein Werkstück 101 halten, in Eingriff mit dem Sonnengetriebe 12 und dem internen Getriebe 14 versetzt und zusammen mit ihnen an der unteren Oberflächenplatte 12 angeordnet. In diesem Zustand wird die obere Oberflächenplatte 3 angetrieben, um sich unter der Wirkung des Zylinders 18 durch die Zwischenwirkung des Stabs 18a in einer Richtung nach unten zu bewegen, so daß ein Treiber 12b, der am oberen Ende der Antriebswelle 12 vorgesehen ist und eine Vielzahl von vertikalen Rillen oder Nuten 12c hat, die an der äußeren peripheren Oberfläche davon ausgebildet sind, die zentrale Bohrung 3a in der oberen Oberflächenplatte 3 durchläuft. Als Ergebnis wird veranlaßt, daß die vertikalen Nuten oder Rillen 12c an der äußeren peripheren Oberfläche des Treibers 12b in Eingriff mit einem Treiberhaken 16a gelangen, der fest an der oberen Oberflächenplatte 3 montiert ist.
In diesem Zustand wird die Treiberwelle 12a angetrieben, um sich unter der Wirkung eines nicht dargestellten dazugehörenden Motors zu drehen, wodurch das Sonnengetriebe 12 und die obere Oberflächenplatte 3 veranlaßt werden, sich in derselben Richtung zu drehen. Gleichzeitig damit werden die untere Oberflächenplatte 2 und das interne Getriebe 14 angetrieben, um sich in der Richtung zu drehen, die entgegengesetzt zu derjenigen des Sonnengetriebes 12 ist, und zwar mittels eine nicht dargestellten Motors, so daß sich die Träger 100 um das Sonnengetriebe 12 drehen, während sie sich um ihre eigene Achse drehen, was zum Ergebnis hat, daß die durch die Träger gehaltenen Werkstücke 101 mittels der unteren Oberflächenplatte 2 und der oberen Oberflächenplatte 3 poliert werden, die sich in den entgegengesetzten Richtungen bezüglich zueinander drehen.
Andererseits ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, die automatische Meßvorrichtung 4 mit einem Abstandssensor in der Form eines Wirbelstromsensors 5 versehen, der in der oberen Oberflächenplatte 3 eingebettet ist, zum Messen des Abstands zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der oberen und der unteren Oberflächenplatte 3, 2, mit einem ersten Trägersensor in der Form eines ersten Sensors 6A und einem zweiten Trägersensor in der Form eines zweiten Sensors 6B und einer eigenen Vorrichtung 7.
Der Wirbelstromsensor 5 ist im peripheren Teil der oberen Oberflächenplatte 3 eingebettet, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Insbesondere ist, wie es aus Fig. 4 deutlich zu sehen ist, die obere Oberflächenplatte 3 beim peripheren Teil davon mit einer gestuften Bohrung 30 versehen, in welche der Wirbelstromsensor 5 mit einem spitzen Ende davon eingepaßt ist, das in Anschlag mit einer Stufe oder einer Schulter der gestuften Bohrung 30 ist. Als Ergebnis ist das spitze Ende des Wirbelstromsensors 5 bei einem vorbestimmten Abstand d positioniert, der in vertikaler Richtung entfernt von der unteren Oberfläche 3b der oberen Oberflächenplatte 3 ist. Dieser Aufbau dient zum Verhindern, daß das spitzt Ende des Wirbelstromsensors 5 aufgrund einer Abnutzung der unteren Oberfläche 3b der oberen Oberflächenplatte 3 beschädigt wird.
Der Wirbelstromsensor 5 ist ein Sensor von einem wohlbekannten Typ, der ein analoges Spannungssignal A erzeugt, das einen Abstand L zur unteren Oberflächenplatte 2 darstellt. Der Wirbelstromsensor 5 erzeugt ein zur unteren Oberflächenplatte 2 gerichtetes Magnetfeld, um einen Wirbelstrom in der unteren Oberflächenplatte 2 zu erzeugen. Wenn sich der Wirbelstromsensor 5 der unteren Oberflächenplatte 2 nähert, wächst die Größe des so erzeugten Wirbelstroms um so mehr an, so daß die Induktanz der Spule des Wirbelstromsensors 5 größer wird. Somit gilt, daß das analoge Spannungssignal A um so größer wird, je kürzer der Abstand L zwischen dem Wirbelstromsensor 5 und der unteren Oberflächenplatte 2 ist, wohingegen das analoge Spannungssignal 2k um so kleiner wird, je länger der Abstand L wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel gibt der Wirbelstromsensor 5 dann, wenn der Abstand L Null ist, ein analoges Spannungssignal A von "-5V" aus, und er kann höchstens ein analoges Spannungssignal von +5 V erzeugen.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Sensoren 6A, 6B an der äußeren peripheren Oberfläche der oberen Oberflächenplatte 3 montiert, wobei der Wirbelstromsensor 5 dazwischen angeordnet ist, so daß sie einen Träger 100 erfassen und ein erstes Spannungssignal 5A hohen Pegels bzw. ein zweites Spannungssignal 5B hohen Pegels erzeugen können. Insbesondere sind der erste und der zweite Sensor 6A, 6B an der äußeren peripheren Oberfläche der oberen Oberflächenplatte 3 auf eine derartige Weise angeordnet, daß dann, wenn der Wirbelstromsensor 5 am rechten Ende eines Raums N zwischen zwei benachbarten Trägern 100 (100-1, 100-2) positioniert ist, wie es in Fig. 5(a) gezeigt ist, der erste Sensor 6A am rechten Rand des rechtsseitigen Träger 100-1 positioniert ist, wohingegen dann, wenn der Wirbelstromsensor 5 am linken Ende des Raums M positioniert ist, der zweite Sensor 6B am rechten Rand des linksseitigen Trägers 100-2 positioniert ist, wie es in Fig. 5(b) gezeigt ist.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, sind ein Ausgangsdraht oder Leitungen 60A, 60B des ersten und zweiten Sensors 6A, 6B und ein Ausgangsdraht oder eine Leitung 50 des Wirbelstromsensors 5 mit der eigenen Vorrichtung 7 durch einen Verstärker 8 und einen Drehanschluß 9 verbunden.
Die eigene Vorrichtung 7 dient zum Berechnen eines Abstands L' (siehe Fig. 4) zwischen der unteren Oberflächenplatte 2 und der oberen Oberflächenplatte 3 basierend auf dem analogen Spannungssignal A vom Wirbelstromsensor 5 und sie weist eine Analog/Digital-(A/D-)Umwandlungseinrichtung in der Form einer A/D-Umwandlungsschaltung 70, eine Gatterschaltung mit einer D-Flip-Flop-(D-FF'-)Schaltung 71 und eine Vielzahl von (n beim dargestellten Ausführungsbeispiel) UND-Schaltungen 72, eine Arithmetik-Operationseinrichtung in der Form einer Arithmetik-Operationsschaltung 73 und ein Monitor 6 auf.
Die A/D-Umwandlungsschaltung 70 tastet das analoge Signal A vom Wirbelstromsensor 5 mit einer Abtastfrequenz im Bereich von 3 bis 5 kHz ab, um es darauffolgend in ein entsprechendes digitales n-Bit-Signal P umzuwandeln. Die A/D- Umschaltungsschaltung 70 gibt darauffolgend jedes der so umgewandelten digitalen Spannungssignale P in einer n-Bitparallelen Form aus, um die folgende Verarbeitung zu beschleunigen.
Die Gatterschaltung mit der D-FF-Schaltung 71 und den UND- Schaltungen 72 ist bei einer Ausgangsstufe der A/D- Umwandlungsschaltung 70 vorgesehen, um sie auf ein Ansteigen des ersten Spannungssignals 5A zu öffnen und um sie auf ein Ansteigen des zweiten Spannungssignal 5B hin zu schließen. Insbesondere hat die D-FF-Schaltung 71 einen ersten Eingangsanschluß in der Form eines Datenanschlusses D, der mit einer konstanten Spannungszufuhr hohen Pegels verbunden ist, einen zweiten Eingangsanschluß in der Form eines Taktanschlusses CK und einen dritten Eingangsanschluß in der Form eines Rücksetzanschlußes R, die jeweils mit den Ausgangsleitungen 60A, 60B verbunden sind, und einen Ausgangsanschluß Q, der mit einem ersten Eingangsanschluß jeder der Vielzahl von (n) UND-Schaltungen 72 verbunden ist. Jede der UND-Schaltungen 72 hat einen zweiten Eingangsanschluß, der mit einem entsprechenden der parallelen n-Bit-Ausgänge der A/D-Umwandlungsschaltung 70 verbunden ist. Jede der UND-Schaltungen 72 hat einen Ausgangsanschluß, der mit der Arithmetik-Operationsschaltung 73 verbunden ist.
Mit diesem Aufbau werden die jeweiligen Bits jedes digitalen Spannungssignals P, das von der A/D-Umwandlungsschaltung 70 ausgegeben wird, zu den entsprechenden UND-Schaltungen 72 eingegeben, wo sie mit den entsprechenden Ausgaben SQ von der D-FF-Schaltung 71 logisch UND-verknüpft werden.
Demgemäß wird dann, wenn die Ausgaben SQ der D-FF-Schaltung 71 den hohen Pegel haben, das digitale Spannungssignal P der A/D-Umwandlungsschaltung 70 über die UND-Schaltungen 72 zur Arithmetik-Operationsschaltung 73 ausgegeben, wohingegen dann, wenn die Ausgaben SQ den niedrigen Pegel haben, das digitale Spannungssignal P von der A/D-Umwandlungsschaltung 70 durch die UND-Schaltungen 72 unterbrochen wird.
Auf diese Weise werden die Ausgaben SQ der D-FF-Schaltung 71 durch das erste und zweite Spannungssignal 5A, 5B gesteuert, die jeweils zum Taktanschluß CK und zum Rücksetzanschluß R der D-FF-Schaltung 71 eingegeben werden.
Genauer gesagt wird, wie es in Fig. 6(a) gezeigt ist, die vom Datenanschluß D der D-FF-Schaltung 71 eingegebene Spannung hohen Pegels auf ein Ansteigen des ersten Spannungssignals 5A (das durch einen Pfeil angezeigt ist) hin als das Ausgangssignal SQ ausgegeben. Ebenso wird, wie es in Fig. 6(b) gezeigt ist, wenn das zweite Spannungssignal 5B ansteigt, das Ausgangssignal SQ auf den niedrigen Pegel rückgesetzt. Als Ergebnis ist, wie es in Fig. 6(c) gezeigt ist, die Ausgabe SQ nur während der Zeit von dem Ansteigen des Spannungssignals 5A bis zum Abfallen des Spannungssignals 5B auf dem hohen Pegel, was zuläßt, daß das digitale Spannungssignal F von der A/D-Umwandlungsschaltung 70 zur Arithmetik-Operationsschaltung 73 eingegeben wird.
Die in Fig. 2 dargestellte Arithmetik-Operationsschaltung 73 bestimmt eine spezifisches digitales Spannungssignal mit einer maximalen Anzahl von Auftritten oder einer maximalen Frequenz unter den jeweiligen eingegebenen digitalen Spannungssignalen P und berechnet basierend auf dem so bestimmten digitalen Spannungssignal mit maximaler Frequenz den Abstand L' zwischen der unteren und der oberen Oberflächenplatte 2, 3.
Insbesondere weist die Arithmetik-Operationsschaltung 73 einen Frequenzberechner 74 auf, zu welchem die jeweiligen digitalen Spannungssignale P in der parallelen Form eingegeben werden, und einen Spannungs/Dicken-Wandler 75, der später detailliert zu beschreiben ist.
Der Frequenzberechner 74 berechnet eine Frequenzverteilung der jeweiligen eingegebenen digitalen Spannungssignale P bezüglich der sich ändernden Spannung und gibt den Spannungswert V des digitalen Spannungssignals P mit maximaler Frequenz zum Spannungs/Dicken-Wandler 75 aus.
Der Spannungs/Dicken-Wandler 75 berechnet den Abstand L zwischen dem Wirbelstromsensor 5 und der unteren Oberflächenplatte 2 (siehe Fig. 4) basierend auf dem Spannungswert V vom Frequenzberechner 74 und subtrahiert den Abstand d vom Abstand L, um den Abstand L' zwischen der unteren Oberflächenplatte 2 und der oberen Oberflächenplatte 3 zu erhalten, und erzeugt ein Ausgangssignal, das den Abstand L' zum Monitor 76 darstellt.
Der Monitor 76 zeigt einen numerischen Wert an, der den Abstand L' darstellt, und zwar basierend auf dem Ausgangssignal vom Spannungs/Dicken-Wandler 75.
Nun wird nachfolgend detailliert die Operation der automatischen Meßvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Zuerst wird, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, die obere Oberflächenplatte 3 angetrieben, um sich in der Richtung nach unten zu bewegen, so daß der Treiber 12b am obersten Ende der Antriebswelle 12a in die zentrale Bohrung 3a in der oberen Oberflächenplatte 3 mit den vertikalen Rillen oder Nuten 12c an der äußeren peripheren Oberfläche des Treibers 12b (siehe Fig. 1), der in Eingriff mit dem Treiberhaken 16a ist, eingefügt wird und durch sie gelassen wird. In diesem Zustand werden das Sonnengetriebe 12 und die obere Oberflächenplatte 3 angetrieben, um sich in derselben Richtung zu drehen, und gleichzeitig werden die untere Oberflächenplatte 2 und das interne Getriebe 14 angetrieben, um sich in der Richtung zu drehen, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Sonnengetriebes 12 ist.
Mit diesen Drehbewegungen wird veranlaßt, daß sich die Träger 100 um das Sonnengetriebe 12 drehen, während sie sich um ihre eigene Achse drehen, wodurch die durch die Träger 100 gehaltenen Werkstücke 101 mittels der unteren und der oberen Oberflächenplatte 2, 3 poliert werden, die sich in den entgegengesetzten Richtungen bezüglich zueinander drehen.
Jedesmal dann, wenn eines der unteren Oberflächenplatte 2, der Fasern quer zum Format 20 und der Träger 100 und der Werkstücke 101 eines niedrigen Widerstandes unter dem Wirbelstromsensor 5 durchläuft, erfaßt es der Wirbelstromsensor 5 jeweils und erzeugt ein analoges Spannungssignal A, das den Abstand dazu darstellt, wie es aus Fig. 2 zu sehen ist.
Das analoge Spannungssignal A wird durch den Verstärker 8 verstärkt und dann über den Drehanschluß 9 zur A/D- Umwandlungsschaltung 70 eingegeben. Die A/D- Umwandlungsschaltung 70 tastet das analoge Spannungssignal A mit einer Abtastfrequenz im Bereich von 3 bis 5 kHz ab und gibt darauffolgend digitale n-Bit-Spannungssignale P aus.
Erklärt man es genauer, werden, wie es aus den Fig. 2 und 4 gesehen werden kann, die analogen Spannungssignale A mit Größen bzw. Amplituden, die jeweils dem Abstand zur unteren Oberflächenplatte 2, dem Abstand zu den Fasern quer zum Format 20, dem Abstand zu den Trägern 100 und dem Abstand zu den Werkstücken 101 entsprechen, aufeinanderfolgend zur A/D- Umwandlungsschaltung 70 eingegeben, die sie mit der oben angegebenen Frequenz abtastet und die digitalen n-Bit- Spannungssignale P ausgibt.
Parallel zu dieser Operation erfassen der erste und der zweite Sensor 6A, 6B die Träger 100 auf die folgende Weise.
Die Fig. 5(a) und 5(b) stellen die Operationen des ersten und des zweiten Sensors 6A, 6B dar, wobei sich der Wirbelstromsensor 5 und der erste und der zweite Sensor 6A, 6B, die an der oberen Oberflächenplatte 3 montiert sind, in einer Richtung, die durch einen Pfeil angezeigt ist (d. h. in der Uhrzeigerrichtung), relativ zu den Trägern 100 drehen.
Der Wirbelstromsensor 5 arbeitet zum Ausgeben eines analogen Signals A ungeachtet des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der Träger 100. Wenn der Wirbelstromsensor 5 das rechte Ende eines Raums M erreicht, wird der erste Sensor 6A am rechten Rand eines Trägers 100-1 positioniert und erfaßt ihn, um ein Spannungssignal 5A hohen Pegels zu erzeugen.
Wenn der Wirbelstromsensor 5 das linke Ende des Raums M erreicht, wenn die Drehung der oberen Oberflächenplatte 3 relativ zur unteren Oberflächenplatte 2 weiter fortfährt, wie es in Fig. 5(b) gezeigt ist, wird der zweite Sensor 6B am rechten Rand eines Trägers 100-2 positioniert und erfaßt ihn, um ein Spannungssignal 5B hohen Pegels zu erzeugen.
Auf diese Weise Wird das Spannungssignal 5A, das auf eine Erfassung des Trägers 100-1 hin ansteigt, wie es in Fig. 6(a) gezeigt ist, zuerst zum Taktanschluß CK der D-FF-Schaltung 71 (siehe Fig. 2) eingegeben, und wird das Spannungssignal 5B, das auf eine Erfassung des Trägers 100-2 hin ansteigt, wie es in Fig. 6(b) gezeigt ist, zum Rücksetzanschluß R der D-FF- Schaltung 71 eingegeben, wodurch die D-FF-Schaltung 71 ein Ausgangssignal SQ zu den UND-Schaltungen 72 erzeugt, das während der Zeit ab dem Ansteigen des Spannungssignals 5A bis zu dem Ansteigen des Spannungssignals 5B auf dem hohen Pegel gehalten wird, wie es aus Fig. 6(c) deutlich zu sehen ist.
Das bedeutet, daß das Ausgangssignal SQ, das zu den UND- Schaltungen 72 eingegeben wird, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, nur dann auf dem hohen Pegel ist, wenn der Wirbelstromsensor 5 bei dem Raum M positioniert ist, und zu der anderen Zeit auf den niedrigen Pegel ist, wenn der Wirbelstromsensor 5 bei einem Träger 100 oder dem Werkstück 101 positioniert ist. Als Folge werden nur diejenigen digitalen Abtastsignale P, die von der A/D-Umwandlungsschaltung 70 zu den UND-Schaltungen 72 eingegeben werden, die den Abstand L zu oberen Oberfläche der unteren Oberflächenplatte 2 darstellen, die im Raum M angeordnet ist, oder den Abstand zu einer Faser quer zum Format 20 darauf, UND-Schaltung 72 ausgegeben.
Auf diese Weise werden die digitalen Spannungssignale P, die durch die UND-Schaltungen 20 gelaufen sind, zu dem Frequenzberechnet 74 eingegeben, wo der Spannungswert jedes digitalen Spannungssignals P und die Anzahl von Auftritten oder eine Frequenz davon miteinander verbunden werden.
Zu dieser Zeit bzw. gleichzeitig enthalten die zum Frequenzberechner 74 eingegebenen digitalen Spannungssignale P nur die Abstandsdaten bezüglich der unteren Oberflächenplatte 74 und der Fasern quer zum Format 20, so daß der Frequenzberechner 74 eine Frequenzverteilung erzeugt, die aus einer Frequenzkurve U' des digitalen Spannungssignals P besteht, das die Abstände zu der oberen Oberfläche der unteren Oberflächenplatte 2 darstellt, und einer Frequenzkurve S' des digitalen Spannungssignals P, das die Abstände zu den Fasern quer zum Format 20 darstellt.
Aus dieser Frequenzverteilung kann deutlich gesehen werden, daß es einen deutlichen Unterschied zwischen der maximalen Frequenz der Frequenzkurve U' und derjenigen der Frequenzkurve S' gibt. Daher wird im Frequenzberechner 74 ein Spannungswert V entsprechend der maximalen Frequenz der Frequenzkurve U' herausgenommen, um dadurch den Abstand L von der Spitze oder dem unteren Ende des Wirbelstromsensors 5 zur oberen Oberfläche der unteren Oberflächenplatte 2 darzustellen.
Dieser Spannungswert V wird vom Frequenzberechner 74 zum Spannungs/Dicken-Wandler 75 ausgegeben, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wo er in einen entsprechenden Abstand L umgewandelt wird, aus welchem der konstante Abstand d subtrahiert wird, was den Abstand L' zwischen der unteren Oberflächenplatte 2 und der oberen Oberflächenplatte 3 liefert.
Wie es aus dem Vorangehenden klar ist, kann gemäß der automatischen Meßvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels der in der oberen Oberflächenplatte 3 eingebettete Wirbelstromsensor 5 die Abstände zu der unteren Oberflächenplatte 2 und ähnliches erfassen, ohne daß er in Kontakt damit versetzt wird, so daß es keinen Meßfehler geben wird, der aus einer Abnutzung des Wirbelstromsensors 5 resultiert.
Darüber hinaus wird es deshalb, weil die automatische Meßvorrichtung so aufgebaut ist, daß der Abstand von der oberen Oberflächenplatte 3 zur unteren Oberflächenplatte 2, zwischen welchen die Werkstücke 101 klemmend gehalten werden, direkt erfaßt wird, anstelle eines Ausmaßes eines Versatzes der oberen Oberflächenplatte 3 nach unten, keinen Fehler bei der Messung der Dicke eines jeweiligen Werkstücks 101 geben, selbst wenn die untere Oberflächenplatte 2 wesentlich abgenutzt worden ist. Zusätzlich wird bei der Läppvorrichtung 1 in dem Fall, in welchem die obere Oberflächenplatte 3 bei einem Polierprozeß um beispielsweise etwa 1 um abgenutzt ist, der Abstand d zwischen dem spitzen Ende des Wirbelstromsensors 5 und der unteren Oberfläche 3a der oberen Oberflächenplatte 3 nach Wiederholungen von N Prozessen um eine Gesamtlänge von "N · 1" um kleiner. In diesem Fall kann der Spannungs/Dicken-Wandler 75 den Abstand L' durch Subtrahieren einer Differenz zwischen dem konstanten Wert d und "N · 1" um vom Abstand L berechnen.
Weiterhin ist die automatische Meßvorrichtung so aufgebaut, daß die digitalen Spannungssignale P, die die Abstände zu den Trägern 100 und die Abstände zu den Werkstücken 101 darstellen, alle entfernt sind, so daß nur die digitalen Spannungssignale P für den Raum M zwischen den Trägern 100 erfaßt werden. Mit diesem Aufbau ist es möglich, äußerst genaue Messungen der Dicke eines jeweiligen der Werkstücke 101, die durch die Träger 100 gehalten werden, durchzuführen, ohne daß sie durch die Eigenschaft der Werkstücke 101 beeinflußt bzw. beeinträchtigt werden. Somit kann die Dicke eines Werkstücks 101 mit einem niedrigen Widerstand mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden.
Zusätzlich wird es Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern daß verschiedene Modifikationen und/oder Änderungen davon innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Beispielsweise ist, obwohl der Wirbelstromsensor 5 beim obigen Ausführungsbeispiel für die Abstandserfassungseinrichtung verwendet wird, die Erfindung nicht darauf beschränkt, und eine Vielfalt von Sensoren kann verwendet werden, die den Abstand zur unteren Oberflächenplatte 2 und ähnliches auf eine berührungslose Weise erfassen können, ohne die untere Oberflächenplatte 2 und ähnliches zu kontaktieren.
Ebenso wird die Abtastfrequenz der A/D-Umwandlungsschaltung 70 im Bereich von 3 bis 5 kHz verwendet, aber sie kann optional eingestellt oder ausgewählt werden, während die Genauigkeit von Messungen berücksichtigt wird.
Weiterhin ist, obwohl die Gatterschaltung der Schalteinrichtung die D-FF-Schaltung 71 und die Vielzahl von UND-Schaltungen 72 aufweist, sie nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt, sondern irgendein Typ von Gatterschaltung kann für denselben Zweck verwendet werden, der sich öffnen kann, wenn das erste Spannungssignal vom ersten Trägersensor ansteigt, und sich schließt, wenn das zweite Spannungssignal vom zweiten Trägersensor ansteigt.
Wie es im Vorangehenden detailliert beschrieben ist, kann gemäß der automatischen Meßvorrichtung cer vorliegenden Erfindung eine in einer eines Paars von Oberflächenplatten eingebettete Abstandssensoreinrichtung die Abstände zu der anderen Oberflächenplatte durch Strahlen einer elektromagnetischen Welle dorthin erfassen, ohne daß sie in Kontakt damit versetzt wird, so daß es keine Meßfehler geben wird, der aus einer Abnutzung des Wirbelstromsensors 5 resultiert.
Darüber hinaus ist die automatische Meßvorrichtung so aufgebaut, daß der Abstand von einer Oberflächenplatte zur anderen Oberflächenplatte, zwischen welchen die Werkstücke klemmend gehalten werden, direkt erfaßt wird, anstelle eines Ausmaßes eines Versatzes der einen Oberflächenplatte nach unten. Mit diesem Aufbau wird es keinen Fehler bei der Messung der Dicke eines jeweiligen Werkstücks geben, selbst wenn die andere Oberflächenplatte wesentlich abgenutzt worden ist.
Weiterhin ist die automatische Meßvorrichtung so aufgebaut, daß die digitalen Spannungssignale für die Träger alle entfernt oder ausgeschlossen werden, so daß nur die digitalen Spannungssignale für den Raum zwischen den Trägern und zur Arithmetik-Operationseinrichtung eingegeben werden, um die Dicke eines jeweiligen Werkstücks zu bestimmen. Mit diesem Aufbau ist es möglich, äußerst genaue Messungen der Dicke eines jeweiligen der Werkstücke, die durch die Träger gehalten werden, durchzuführen, ohne daß sie durch die Eigenschaft der Werkstücke beeinträchtigt bzw. beeinflußt werden. Somit kann die Dicke eines Werkstücks mit einem niedrigen Widerstand mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden.

Claims

1. Automatische Meßvorrichtung (4) zur Verwendung mit einer Überlagerungsvorrichtung (1) mit einem Paar von Oberflächenplatten (2, 3), die in bezug zueinander drehbar sind, mit einer Vielzahl von Trägern (100), die jeweils ein Werkstück (101) halten, das dazwischen in Sandwichbauweise angeordnet ist, wobei die automatische Meßvorrichtung (4) folgendes aufweist:

eine Abstands-Sensoreinrichtung (5), die an einer (3) des Paars von Oberflächenplatten (2, 3) zu montieren ist, zum Strahlen einer elektromagnetischen Welle in Richtung zur anderen Oberflächenplatte (2), um dadurch einen Abstand zu dieser zu erfassen, und zum Erzeugen eines analogen Signals (A), das den so erfaßten Abstand darstellt;

eine Analog/Digital-Wandlereinrichtung (70) zum Umwandeln des analogen Signals (A) von der Abstands- Sensoreinrichtung (5) in ein entsprechendes digitales Spannungssignal (P) bei einer vorbestimmten Abtastfrequenz;

eine Schalteinrichtung (6A, 6B, 71, 72) zum Zulassen, daß die digitalen Spannungssignale (P) von der Analog/Digital-Wandlereinrichtung (70) nur dann durchlaufen, wenn die Abstands-Sensoreinrichtung (5) bei einem Raum (M) zwischen den Trägern (100) positioniert ist; und

eine Arithmetikoperationseinrichtung (73) zum Bestimmen einer Dicke jedes Werkstücks (10) basierend auf einem Spannungswert eines digitalen Spannungssignals mit einer maximalen Frequenz unter den digitalen Spannungssignalen von der Schalteinrichtung (6A, 6B, 71, 72).

2. Automatische Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtung (6A, 6B, 71, 72) folgendes aufweist:

einen ersten Trägersensor (6A), der an der einen Oberflächenplatte (3) angebracht ist, bei welcher die Abstands-Sensoreinrichtung (5) angebracht ist, zum Erfassen eines (100-1) von zwei benachbarten Trägern (100-1, 100-2), die auf gegenüberliegenden Seiten des Raums positioniert sind, um ein erstes Spannungssignal mit hohem Pegel (5A) zu erzeugen, wenn die Abstands- Sensoreinrichtung (5) bei dem Raum (M) positioniert ist;

eine zweite Trägereinrichtung (6B), die an der einen Oberflächenplatte (3) angebracht ist, bei welcher die Abstands-Sensoreinrichtung (5) angebracht ist, zum Erfassen des anderen (100-2) der zwei benachbarten Träger (100-1, 100-2), um ein zweites Spannungssignal mit hohem Pegel (5B) zu erzeugen, wenn die Abstands- Sensoreinrichtung (5) außerhalb des Raums (M) positioniert ist; und

eine Gatterschaltung (71, 72), die mit einem Ausgangsanschluß der Analog/Digital-Wandlereinrichtung (70) verbunden ist und eingerichtet ist, um auf ein Ansteigen des ersten Spannungssignals (5A) hin zu öffnen und um auf ein Ansteigen des zweiten Spannungssignals (5B) hin zu schließen.

3. Automatische Meßvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Gatterschaltung folgendes aufweist:

eine Flip-Flop-Schaltung (71) mit einem ersten Eingangsanschluß, zu welchem ein vorbestimmtes Spannungssignal hohen Pegels eingegeben wird, einem zweiten Eingangsanschluß, zu welchem das erste Spannungssignal (5A) eingegeben wird, und einem dritten Eingangsanschluß, zu welchem das zweite Spannungssignal (5B) eingegeben wird; und

eine UND-Schaltungseinrichtung (72) mit einem ersten Eingangsanschluß der mit einem Ausgangsanschluß der Analog/Digital-Wandlereinrichtung (70) verbunden ist.

4. Automatische Meßvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Flip-Flop-Schaltung (71) eine D-Typ-Flip-Flop-Schaltung aufweist, die den ersten Eingangsanschluß in der Form eines Datenanschlusses (2), den zweiten Eingangsanschluß in der Form eines Taktanschlusses (OK) und den dritten Eingangsanschluß in der Form eines Rücksetzanschlusses (R) hat.

5. Automatische Meßvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die D- Typ-Flip-Flop-Schaltung (71) ein digitales n-Bit- Spannungssignal in einer parallelen n-Bit-Form erzeugt und die UND-Schaltungseinrichtung (12) eine Vielzahl von UND-Schaltungen aufweist, zu welchen n Bits des digitalen Spannungssignals jeweils auf eine parallele Weise von der D-Typ-Flip-Flop-Schaltung (71) eingegeben werden.

6. Automatische Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstandssensor einen Wirbelstromsensor (5) aufweist.

7. Automatische Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abstands-Sensoreinrichtung (5) in der einen Oberflächenplatte (3) eingebettet ist (bei 30) und ein spitzes Ende Von ihr innerhalb der einen Oberflächenplatte angeordnet ist.