TW201938324A - 用於操作研磨裝置的方法及研磨裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種用於操作一研磨裝置之方法，其包含以下步驟：用至少一個研磨介質研磨工件之一表面；藉由至少一個資料收集裝置記錄該至少一個研磨介質之實際資料；比較該實際資料與儲存於一電子資料處理裝置中之一電子記憶體中的目標資料；及判定改變該至少一個研磨介質之一交換時間。

Description

用於操作研磨裝置的方法及研磨裝置

本發明係關於一種用於操作一研磨裝置之方法及一種對應的研磨裝置。

自現有技術已知研磨裝置的廣泛範圍之具體實例。其包含至少一個研磨劑介質，例如，呈一研磨帶或一刷子磨頭之形式。常提供若干研磨劑介質。研磨裝置用以研磨由不同材料製成之不同工件表面。舉例而言，此可構成去毛邊、平滑化或拋光。

然而在過去，目標為按無研磨圖案可見之此方式研磨工件之表面，研磨圖案日益經察覺為一裝飾元件；該研磨裝置因此用以創造清晰、較佳地預定義之研磨圖案。

為了研磨裝置能夠產生所要的研磨結果，研磨介質必須處於恰當條件中。藉由若干工件表面之研磨來將研磨介質磨薄，此使其失去其研磨效應。其將因此有益於儘可能常常地改變研磨介質，以便產生最佳可能研磨結果。然而，此劣勢在於，研磨介質之交換係耗時的，且在進行該製程時不能使用研磨裝置。研磨介質自身亦昂貴。由於此等劣勢，將有良好經濟意義的是，儘可能長地使用研磨介質以便一方面減少由研磨介質之不必要使用而招致的成本，且另一方面，確保可儘可能長地使用研磨裝置。

實務上，在預定數目個研磨循環或工件待研磨後，交換研磨介質。此可意謂研磨介質經改變，雖然尚不必要如此進行，例如，若研磨介質之實際磨損小於預期。然而，其亦可意謂，研磨介質在其不再具有所需品質且所要的研磨結果因此不能達成之時點改變。情況如此，例如，若研磨帶之實際磨損大於預期。

本發明因此旨在按可儘可能高效地使用研磨帶之此方式改良一種用於操作一研磨裝置之方法及一種研磨裝置。

本發明藉由一種用於操作一研磨裝置之方法來解決該任務，特徵為以下步驟：
a.用至少一個研磨介質研磨該工件之一表面；
b.藉由至少一個資料收集裝置記錄該至少一個研磨介質之實際資料；
c.比較該實際資料與儲存於一電子資料處理裝置中之一電子記憶體中的目標資料；及
d.判定改變該至少一個研磨介質之一交換時間。

記錄之實際資料將經選擇，使得其准許對研磨介質之狀況進行確證。為此目的，實際資料較佳地直接記錄於研磨介質處。替代地或另外，亦可間接得出關於研磨介質之狀況之結論，例如，若實際資料係關於研磨品質及因此研磨結果。舉例而言，此致使在研磨後記錄經研磨工件之表面及藉此得出關於研磨介質之狀況（外加其他因素）之結論有可能。

較佳地在不同時間記錄該實際資料，使得出現一時序序列。此可用以藉由例如推斷資料以判定研磨介質不再具有對於所要的研磨結果而所需之品質的時間來偵測交換時間。

該至少一個研磨介質較佳地在其達到交換時間時而改變。

在一較佳組態中，該電子資料收集裝置具有一光學系統，其包含至少一個相機，及/或較佳地，一光源。該光源較佳地用以至少照射該研磨介質之由該相機擷取的點。此處應理解相機意謂能夠偵測電磁輻射之任一光學感測器。此可處於可見光光譜內、在UV範圍中及/或在紅外線範圍中。

若記錄之實際值係關於研磨介質之長度及/或色彩，則其尤其較佳。替代地或另外，實際值係關於研磨帶之隨著研磨帶之增大磨損而改變的另一參數。舉例而言，若研磨介質為具有自一載體突出之研磨元件的一刷頭，則此等研磨元件之長度隨研磨介質之磨損而改變。可接著識別此長度。該長度一降到低於一預定極限，則認為該研磨介質不再具有足夠品質來達成所要的研磨結果且因此必須加以交換。舉例而言，若研磨介質為一研磨帶，則此研磨帶特徵為塗佈有實際研磨介質（諸如，砂或顆粒）之一基體。隨著磨損增大，自載體移除實際研磨元件，因此載體之色彩變得清晰。可偵測此色彩。色彩（在此情況下，表示實際值）一達到一特定色彩，則必須交換研磨帶。

替代地或另外，有可能量測待研磨的工件表面有多少殘餘物存在於該研磨帶上。研磨帶愈是新到及愈新，則形成實際研磨元件之個別砂或顆粒元件之間的凹座愈深。此等空間愈深，則其間發現之殘餘物愈多。詳言之，若殘餘物具有與實際研磨帶相當不同之色彩，則亦可偵測此色彩。擷取之影像中的殘餘物之色彩一減少，則可關於砂或顆粒元件之間的個別凹座之減小深度作出確證。此提供關於研磨介質之狀況之資訊。

在一較佳組態中，研磨介質之長度藉由至少一個研磨介質配置至之研磨介質載體距工件之表面及/或距經由研磨裝置輸送工件之一輸送裝置的距離判定。若其係關於具有自一研磨介質載體突出之若干個別研磨元件的一研磨刷，則此尤其有利。在此情況下，研磨元件之長度為關於研磨介質之狀況的確證所基於之準則。

該方法較佳地包含在研磨後由至少一個資料收集裝置記錄表面之實際資料，比較該資料與儲存於一電子資料處理裝置中之一電子記憶體中的目標資料，及若實際資料與目標資料之偏差超過一預定極限，則調整至少一個研磨參數。

此類型之方法實現研磨結果之監測。在此有可能以一及時方式快速辨識與所要的研磨結果之偏差，及調整研磨機之至少一個或潛在地若干研磨參數，以便達到儘可能靠近目標結果。此較佳地完全自動發生，人不必檢查或調整設定。使用記錄之實際資料及與儲存之目標資料的所偵測偏差，電子資料處理裝置較佳地能夠識別一對策，該對策可用以達成目標資料或至少出現在目標資料之容差範圍內使得在後續工件待研磨之情況下的實際資料與目標資料之偏差小於預定極限。

該至少一個研磨參數較佳地為：
研磨介質之速度，較佳地，研磨介質之旋轉速度；
經由研磨裝置輸送工件的輸送裝置之進給速度；
工件上的研磨介質之研磨壓力及/或研磨壓力之分散；
工件與研磨介質接觸之入口點；
研磨介質之類型；
研磨單元之連接及/或接通；及/或
研磨介質之研磨方向。

該電子資料處理裝置經組態以調整至少一個（若適用，若干或甚至所有）指定的研磨參數。此實現研磨介質之速度及/或輸送裝置之進給速度的改變。以此方式，改變研磨介質與工件之相對速度，該工件係經由該研磨裝置輸送。若研磨帶之移動方向與進給速度之間的角度更改，則研磨介質之速度之改變亦可發生於（例如）一研磨帶上。此亦導致研磨帶與待研磨之工件之相對速度的變化。若在解釋了實際資料與目標資料之間的偏差後確立例如不再以一均勻方式來研磨研磨介質，而是相反地例如在一些點處比其他點磨得多，則可更改將工件引入至研磨機內之入口點。此對研磨介質之哪些部分與工件接觸具有影響。

替代地或另外，可連接一額外研磨單元，或可接通已在使用中之一研磨單元，以達成所要的研磨結果。

該電子資料收集裝置較佳地具有至少一個光學系統，其包含至少一個相機及較佳地至少一個光源。該光學系統經組態以收集關於該表面之至少一部分（較佳地，全部表面）之資料。此收集及尤其後續處理較佳地即時地發生，以便實現對大於預定極限之偏差的儘可能迅速之一反應。

該相機較佳地為在可見光中發揮功能之一數位相機。亦可使用在紫外線或紅外線範圍中操作之相機。若工件之研磨應導致（例如）藉由僅在紅外線範圍中可見之物質移除工件塗層，則舉例而言，此可僅藉由使用能夠辨識及處理紅外線範圍中之輻射的一光學感測器（亦即，相機）來檢查。適合於相機之光源較佳地用以確保待藉由對於相機所需之輻射擷取的表面之照明儘可能高效。

為此目的，當資料收集裝置擷取表面資料時，較佳地藉由來自一射束方向之電磁輻射輻照該表面，其中射束方向較佳地不垂直於表面及/或一垂直於輸送裝置之一進給方向。此實現高達電磁輻射之掠入射的表面之傾斜照明，此允許尤其易於辨識不規則性，因為其投射電磁輻射之一顯著陰影。若待生產一儘可能平滑之表面，則此尤其有利，該表面特徵為無或極少三維結構。然而，該方法可當然用於其他表面。

實際資料較佳地用以提取一實際研磨圖案，將該實際研磨圖案與一目標研磨圖案比較。

在該方法之一較佳變化中，在調整至少一個研磨參數後，較佳地將該工件暴露於至少一個研磨介質。此額外研磨介質可為同一研磨裝置之部分或再一研磨裝置之部分。其用以將研磨裝置（自該研磨裝置導出實際資料）調整至目標結果。

在工件之研磨期間，實際資料由一資料收集裝置收集。若與目標資料之比較指示偏差大於預定極限，則經研磨表面之品質顯然未具有所要的性質或滿足所要的容差。該工件因此通常被視為廢料，且自生產循環移除。然而，若偏差係歸因於（例如）自工件表面移除過小之材料，則此可藉由將工件暴露至再一研磨介質來校正。該方法之此特別有益變化因此允許減少廢料，使得該方法總體上更多產，且因此，更有成本效益。

在不同時間點收集之實際資料較佳地用以識別研磨結果之改變，基於此，判定至少一個研磨介質之狀況。為此目的，較佳地按一列若干次地執行用於操作研磨裝置之方法。在此情況下，較佳地在研磨後收集待研磨的若干工件之實際資料。此允許識別研磨結果之時序發展，若待研磨之工件經設計為相同或至少很類似，則此特定言之（但非排他地）為有利且簡單的。具有另外較佳地未改變之研磨參數的研磨結果之改變可用以判定研磨介質之狀況。

此較佳地用以判定改變至少一個研磨介質之一交換時間。舉例而言，若證實研磨介質之一部分已因頻繁使用而被磨損且所要的研磨結果不能藉由研磨介質之此部分達成，則可首先調整一研磨參數。此可為工件與研磨介質接觸之入口點及/或將研磨介質按壓至工件上之壓力。

然而，若顯然地，此研磨參數之改變對於達成所要的研磨結果不再足夠，使得實際資料與目標資料之間的偏差小於預定極限，則必須改變研磨介質。此可預先由電子資料處理裝置辨識，使得可預先判定交換時間。

較佳地當達到交換時間時發射一光學及/或聲學信號。此可例如傳達至必須交換研磨介質的研磨裝置之操作者。在一較佳變化中，待交換之研磨介質與對應的研磨單元在此時點經切斷及自該研磨循環移除。若已經交換及切斷之此研磨單元由一相同或類似研磨單元替換，使得可處理其他工件，甚至在已自研磨循環移除的研磨單元之研磨介質之交換期間，則尤其較佳。

本發明亦藉由具有至少一個研磨介質、至少一個資料收集裝置及至少一個電子資料處理裝置之研磨裝置解決該問題，該研磨裝置經組態以按描述之方式進行一方法。

該研磨裝置較佳地包含若干研磨介質，其中之至少兩者經設計為相互不同。此等可為刷子砂磨元件、研磨帶或其他研磨設施。

該資料收集裝置較佳地包含具有至少一個相機及/或至少一個光學感測器之一光學系統，其中該光學系統較佳地包含至少一個光源。

在一較佳組態中，研磨裝置之光源較佳地為用於在實際資料之收集期間照射工件表面之一照明裝置。

圖1展示具有一輸送裝置之一研磨裝置1，藉由該輸送裝置可將一工件輸送穿過該研磨裝置1。在此過程期間，工件自研磨裝置之一入口2移動至研磨裝置1之一出口2'。以一輸送速度v沿著圖1中展示之箭頭將其移動。

資料收集裝置4位於出口2'之附近，此裝置經組態以在研磨後收集工件表面之實際資料。研磨裝置1亦具有一照明裝置3，其經組態以藉由電磁射線照射由資料收集裝置4擷取的工件表面之區域。由資料收集裝置4收集之實際資料經饋入至一電子資料處理裝置7內，在該電子資料處理裝置處，其經處理且尤其與儲存於一電子記憶體中之目標資料比較，該電子記憶體未加以描繪且較佳地形成電子資料處理裝置7之部分。

研磨裝置1亦特徵為照明裝置8亦分配至之另一資料收集裝置9。照明裝置8照射在研磨裝置1之入口2附近的工件表面之一部分。經照射區域由資料收集裝置擷取，且在研磨前收集實際資料。在展示之一具體實例之實例中，此亦饋入至電子資料處理裝置內。提供一第三資料收集裝置6以擷取研磨介質11之至少一部分（較佳地，全部研磨介質11）之實際資料。一對應的照明裝置5亦分配至此資料收集裝置6，該照明裝置用以用電磁射線照射研磨介質11之至少一部分。此資料收集裝置6之實際資料亦饋入至電子資料處理裝置內。

電子資料處理裝置7產生饋入至一控制單元10內之控制信號，該控制單元經組態以調節研磨裝置之至少一個操作參數及基於控制信號對其調整。

1‧‧‧研磨裝置

2‧‧‧入口

2'‧‧‧出口

3‧‧‧照明裝置

4‧‧‧資料收集裝置

5‧‧‧照明裝置

6‧‧‧資料收集裝置

7‧‧‧電子資料處理裝置

8‧‧‧照明裝置

9‧‧‧資料收集裝置

10‧‧‧控制單元

11‧‧‧研磨介質

在下文中，將藉由附圖更詳細地解釋本發明之一具體實例之一實例：其展示：

圖1為穿過一研磨裝置之一示意性剖視圖。

Claims (12)

1. 一種用於操作一研磨裝置（1）之方法，其包含以下步驟： a.用至少一個研磨介質（11）研磨工件之一表面； b.藉由至少一個資料收集裝置（6）記錄該至少一個研磨介質之實際資料； c.比較該實際資料與儲存於一電子資料處理裝置（7）中之一電子記憶體中的目標資料；及 d.判定改變該至少一個研磨介質（11）之一交換時間。
2. 如請求項1所述之方法，其中：當達到該交換時間時，改變該至少一個研磨介質（11）。
3. 如請求項1或2所述之方法，其中：該電子資料收集裝置（6）包含一光學系統（5），該光學系統特徵為至少一個相機，及/或較佳地，一個光源。
4. 如以上請求項中任一項所述之方法，其中：所收集之實際值指該研磨介質之長度或色彩。
5. 如請求項4所述之方法，其中：該研磨介質（11）之該長度由配置該至少一個研磨介質（11）之研磨介質載體距該工件之該表面及/或距經由該研磨裝置（1）輸送該工件之一輸送裝置的一距離判定。
6. 如以上請求項中任一項所述之方法，其中：該表面之該實際資料由該至少一個資料收集裝置（4）在研磨後擷取，將該實際資料與目標資料比較，其中若該實際資料與該目標資料之一偏差超過一預定極限，則調整至少一個研磨參數。
7. 如請求項6所述之方法，其中：該至少一個研磨參數為： 該研磨介質（11）之一速度，較佳地為該研磨介質（11）之一旋轉速度； 經由該研磨裝置（1）輸送該工件的一輸送裝置之一進給速度； 該工件上的該研磨介質（11）之一研磨壓力及/或該研磨壓力之一分散； 該工件與該研磨介質（11）接觸之一入口點； 研磨介質（11）之類型； 研磨單元之連接及/或接通；及/或 該研磨介質（11）之研磨方向。
8. 如請求項6或7所述之方法，其中：該電子資料收集裝置（4）較佳地具有至少一個光學系統（3），其包含至少一個相機及較佳地包含至少一個光源，其中該光學系統經組態以較佳地即時地收集關於該表面之至少一部分、較佳地全部該表面之資料。
9. 如請求項8所述之方法，其中：當該資料收集裝置（4）收集該表面之資料時，該表面藉由電磁輻射自一射束方向輻照，其中該射束方向較佳地不垂直於該表面及/或不垂直於該輸送裝置之一進給方向。
10. 如請求項6至9中任一項所述之方法，其中：一實際研磨圖案係自該實際資料提取，接著將該圖案與一目標研磨圖案比較。
11. 如請求項6至10中任一項所述之方法，其中：在調整該至少一個研磨參數後，該工件暴露於至少一個研磨介質。
12. 一種研磨裝置（1），其具有至少一個研磨介質（11）、至少一個資料收集裝置（4、6、9）及至少一個電子資料處理裝置（7），該研磨裝置經組態以進行如以上請求項中任一項所述之一方法。