CN101652217B - 线锯以及制造线锯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线锯(S)，用于从陶瓷元件块(1)分割出多个陶瓷元件(11-16)，所述线锯(S)具有辊系统(2)，所述辊系统(2)具有多个转向辊(3-5)，所述转向辊(3-5)以形成线架(7)对所述线(6)进行导引，其中所述转向辊中的至少一个转向辊(3)分成分开的盘片(31-36)，通过所述分开的盘片(31-36)导引所述线(6)的单个线绕圈(61-66)，并且所述分开的盘片(31-36)以可调整的小于90°的角度(α)朝着将所述盘片(31-36)的中点(M1-M6)连接起来的轴线(A)倾斜。其中，设有调节装置，该调节装置根据盘片(31-36)的预定的直径(d)和所述可调节的角度α，对线架的平行的线部段(71-76)之间的偏移量(V)进行调节，以便调节线锯(S)的切割宽度。

Description

线锯以及制造线锯的方法
技术领域
本发明涉及一种从陶瓷元件块分割出多个陶瓷元件的线锯，还涉及一种从陶瓷元件块分割出多个陶瓷元件的方法。
背景技术
陶瓷元件例如是压电叠层或压电叠堆，它们在制造压电致动器时使用。
压电致动器通常由多个压电陶瓷片组成。压电陶瓷是这样一种材料，此材料由于压电效应在施加电压时会伸长。这种压电陶瓷构成了压电致动器的基础，它们在施加电压时可实现几微米的移动路程。压电陶瓷具有电偶极矩，它们分别在韦斯场区内具有优先方向，韦斯场区是相互分开的。在压电陶瓷未极化的基态下，单个韦斯场区的优先方向是不规则的，因此朝外不存在宏观的压电陶瓷导电极化。
为了使压电效应可用于压电致动器，压电陶瓷必须通过电偶极矩的对齐来进行极化，从而使电偶极矩在所有的韦斯场区中都不会或只是轻微地偏离由极化轴线预定的优先方向。压电陶瓷例如被当作压电致动器的基体，此压电致动器尤其应用在机动车领域中，例如作为电磁转换器用在内燃机的共轨喷射装置中。
上面描述的单个压电陶瓷两面都配有金属电极或内部电极。如果在所述内部电极上施加电压，则压电陶瓷反应为晶格变形，它沿着主轴线导致了上面已提到的可利的用长度伸长。因为它沿着主轴线上当然小于层厚的千分之二，所以必须制造一个相应较高的活性的压电陶瓷层厚，以达到所期望的绝对长度伸长。然而，随着压电致动器内部的压电陶瓷层厚的增加，起动压电致动器所需的电压也得提高。为了把它保持在可控制的范围之内，在多层执行元件中单个压电层的厚度通常在20μm和200μm之间。因此为了达到期望的长度伸长，压电致动器必须具有相应数量的陶瓷层。
申请者已知，为了制造压电叠层或压电叠堆，压电陶瓷生膜交替地与内部电极材料设在叠层中。
在申请者内部已知的是，通过多个“生的”未烧结的陶瓷膜或压电陶瓷生膜或压电层彼此重叠地堆在一起并再进行挤压，来制造多用途的压电叠层或压电叠堆。这个压电叠层垛然后分离或分成许多单个的元件。
为了分离或分成单个的元件，从半导体技术中已知使用线锯。图1A和1B示出了传统线锯DS的示意纵向剖面图或示意横向剖面图。在这种传统的线锯DS中，借助所述线D或借助由此构成的平行线部段DA1-DA13切割出多个由硅单晶体构成的盘片。所述线D为此多次通过转向辊U1-U3平行地导引，用于产生线架DH或锯框。单个线部段DA1-DA13之间的间距或偏移量当然要限定在几毫米的狭小尺度内，因为线D可能会从其导引中弹出，或所述线D的磨擦由于机械负载可能会很高。对于压电叠层或压电叠堆所需的切割宽度来说，这个几毫米的间距当然太小，因此由半导体技术中已知的线锯不能用于分离陶瓷元件(如压电叠层)。
这种线锯例如由文献US 4,494,523已知。对于这种线锯来说，线在原本的拉锯范围内通过三个彼此呈三角形设置的转向辊(它们的直径至少等于工件的直径)导引，转向辊中的一个被驱动。工件开始时位于此棱柱结构的内部，并在分割过程中从下方朝活动的线的水平拉紧范围移动。
发明内容
由此，本发明的目的是，以简单且尤其成本有利的方式分离出陶瓷元件。
另一目的是，提供一种方法和一种装置，用于从陶瓷元件块或生坯块分割出多个陶瓷元件，它们可根据应用目的加以使用。
按本发明，所提目的中的至少一个通过一种线锯得以实现，用于从陶瓷元件块分割出多个陶瓷元件，所述线锯具有辊系统，所述辊系统具有多个转向辊，所述转向辊对线进行导引以形成线架，其中所述转向辊中的至少一个转向辊分成分开的盘片，通过所述分开的盘片导引所述线的单个线绕圈，并且所述分开的盘片以可调整的小于90°的角度α朝着将所述盘片的中点连接起来的轴线倾斜，其中设有调节装置，该调节装置根据盘片的预定的直径和所述可调节的角度α，对线架的平行的线部段之间的偏移量进行调节，以便调节线锯的切割宽度。
为此按本发明，提出了一种从陶瓷元件块分割出多个陶瓷元件的线锯，所述线锯具有辊系统，所述辊系统具有多个转向辊，此转向辊对线进行导引，从而形成线架，其中所述转向辊中的至少一个转向辊被分成分开的盘片，所述线的各单个的线绕圈分别通过所述盘片导引，所述盘片分别以可调整的小于90°的角度α(α＜90°)朝着将所述盘片的中点连接起来的轴线倾斜。
此外还提出了一种制造线锯的方法，所述线锯用于从陶瓷元件块分割出多个陶瓷元件，此方法包含以下步骤：
-准备具有多个转向辊的辊系统，此转向辊对线进行导引以形成线架；
-将所述转向辊中的至少一个转向辊分成分开的盘片；
-分别通过分开的盘片对所述线的各单个线绕圈进行导引；
-分开的盘片以可调整的小于90°的角度α(α＜90°)朝着将所述盘片的中点连接起来的轴线倾斜。
其中，根据盘片的预定的直径和所述可调节的角度，对线架的平行的线部段之间的偏移量进行调节，以便调节线锯的切割宽度。
此外还提出了一种从陶瓷元件块分割出多个陶瓷元件的方法，此方法包含以下步骤：
-提供上面所述的线锯
-提供元件块；并且
-借助提供的线锯，将提供的元件块锯成多个元件。
本发明的优点在于，通过使用按本发明的线锯，提供了一种简单且成本有利的可能性，即从陶瓷元件块上分离出陶瓷元件(如压电叠层或压电叠堆)。
另一优点在于，由于使分开的盘片倾斜，可为陶瓷元件提供和/或调整到更大的切割宽度，此外按本发明，所述线和盘片的负载较小，因为线或线绕圈总是直的，因此是以最小的磨擦在盘片上运行。
参照附图的描述得出了本发明的有利构造和改进。
在本发明的优选改进中，设有调节装置。此调节装置对线架的平行的线部段之间的偏移量进行调节，以便根据盘片的预定的直径并根据盘片平面与将盘片的中点连接起来的轴线之间的可调节的角度，来调节陶瓷元件的切割宽度。通过按本发明的调节切割宽度的可能性，可按适用方式来使用按本发明的线锯，即只用一把线锯就能制造出厚度不同的陶瓷元件。
按本发明的优选方案，元件块或生坯块构造成叠层，多个陶瓷生膜或压电陶瓷生膜或压电层与内部电极材料交替地设在此叠层中。
按另一优选方案，陶瓷元件构造成压电叠层或压电叠堆，在其中设有N个第一内部电极和N个第二内部电极，其中在第一内部电极和第二内部电极之间设有压电陶瓷生膜或压电层，N个第一内部电极能与第一外部电极触通，N个第二内部电极能与第二外部电极触通。
按另一优选的改进方案，根据盘片的预定的直径和可调节的角度，来调节线架的平行的线部段之间的偏移量，以便调节线锯的切割宽度。
此外按本发明的还提出，使用如上面所述制造出来的压电叠层或压电叠堆用于制造压电致动器。此外还提出了一种在预定的燃料压力下喷射燃料的喷射系统。此喷射系统具有带这种压电叠层的压电致动器，此压电致动器适合用于提升和降低用于使喷油嘴借此进行喷射的喷油嘴打开和关闭的喷油嘴针阀。
附图说明
下面借助在示意图中描述的实施例详细说明了本发明。
其中：
图1A  传统线锯的示意性纵向剖面图；
图1B  图1A中的传统线锯的示意性横向剖面图；
图2A  按本发明的线锯的实施例的示意性纵向剖面图；
图2B  图2A中的按本发明的线锯的实施例的示意性横向剖面图；
图3图2A中的按本发明的线锯的实施例的示意性纵向剖面图，并具有示意示出的元件块；
图4按本发明的制造线锯的方法的实施例的示意性流程图；
图5按图4的方法制成的压电叠层的示意性方框图；
图6按本发明的从陶瓷元件块分割出多个陶瓷元件的方法的实施例的示意性流程图。
具体实施方式
在所有的附图中，只要没有其它说明，相同的或功能相同的元件和装置都用相同的附图标记表示。
图2A和2B示出了按本发明的线锯S的实施例的示意性纵向剖面图及示意性横向剖面图。通过图3进一步图示了线锯DS的这个实施例，其示出了按图2A的示意性纵向剖面图，并具有示意示出的陶瓷元件块1。线锯S适合用于从陶瓷元件块1分割出多个陶瓷元件11-16。所述线锯S为此具有辊系统2，所述辊系统2具有多个转向辊3-5。在图2A、2B和3中示出了两个或三个转换辊3-5，但不限制于此。转向辊3-5对线6或连续线进行导引，从而形成线架7。线6或其绕圈线绕圈61-66或其线部段71-76例如构造成具有金刚石的锯线。
转向辊3-5中的至少一个转向辊分成分开的盘片31-36，所述分开的盘片具有预先规定的直径d。在图2A、2B和3中，只有转换辊3分成或分成盘片31-36，但不限制于此。
分别通过分开的盘片31-36对线6的单个绕圈线绕圈61-66进行导引。此外，分开的盘片31-36分别以可调整的角度α(α＜90°)朝轴线A倾斜，此轴线A将所述盘片31-36的中点M1-M6连接起来。
优选设置调节装置(未示出)，其根据预定的直径d和可调节的角度α，对线架的平行的线部段71-76之间的偏移量V进行调节，以便调节陶瓷元件11-16的切割宽度。元件块1(图3所示)优选构造成叠层，多个压电陶瓷生膜与内部电极材料交替地设在此叠层中。
此外，陶瓷元件11-16优选构造成压电叠层。
图4示出了按本发明的制造线锯S的方法的实施例的示意性流程图。下面借助图4的流程图和图2A、2B和3的剖面图，阐述了按本发明的方法。图4中的按本发明的制造线锯的方法包含下面的方法步骤S1-S4，所述线锯是用于从陶瓷元件块1分割出多个陶瓷元件11-16：
方法步骤S1：
提供具有多个(例如三个)转向辊3-5的辊系统2，所述转向辊
对线6或连续线进行导引，从而形成线架7。
方法步骤S2：
所述转向辊中的至少一个转向辊3分成分开的盘片31-36，所述分开的盘片具有预先规定的直径d和预先规定的厚度。
方法步骤S3：
通过分开的盘片31-36对线6的单个绕圈线绕圈61-66进行导引。
方法步骤S4：
分开的盘片31-36以可调整的角度α(α＜90°)朝轴线A倾斜，此轴线A将所述盘片31-36的中点M1-M6连接起来。
根据盘片31-36的预定的直径d和可调节的角度α，来对线架7的平行的线部段71-76之间的偏移量V进行调节，以便调节线锯S的切割宽度。
元件块1或生坯块优选构造成叠层，多个压电陶瓷生膜或压电层与内部电极材料或电极材料层交替地设在此叠层中。
为此，图5示出了按图4的方法制成的压电叠层11的示意性方框图。按图5的压电叠层11是陶瓷元件11-16的一种可能的构造形式。在压电叠层11中优选设有N个第一内部电极8和N个第二电极9，其中在第一内部电极8和第二内部电极9之间设有压电陶瓷生膜10。所述N个第一内部电极8能与第一外部电极17触通，所述N个第二内部电极9能与第二外部电极18触通。
图6示出了按本发明的、从陶瓷元件块1分割出多个陶瓷元件11-16的方法的实施例的示意性流程图。下面借助图6的流程图并参照图2A、2B和3的剖面图，阐述了此方法的这个实施例。图6中的按本发明的方法包含下面的方法步骤T1-T3：
方法步骤TI：
提供按图2A、2B和3所述的线锯S。
方法步骤T2：
提供元件块1，其优选构造成叠层，压电陶瓷生膜与内部电极材料交替地设在此叠层中。
方法步骤T3：
借助提供的线锯S，将提供的元件块1锯成或分成多个元件11-16。
尽管本发明上面是借助优选实施例来描述的，但它并不是限定在此实施例中，而是能以多种方式和方法变化。例如可考虑的是，按图2A、2B和3的线锯用于制造压电叠层，此压电叠层又用于制造压电致动器。此压电致动器又可用于制造在预定的燃料压力下喷射燃料的喷射系统。于是压电致动器这样进行设计，使得此压电致动器适合用于提升和降低用于使喷油嘴借此进行喷射的喷油嘴打开和关闭的喷油嘴针阀。

Claims (7)

1.线锯(S)，用于从陶瓷元件块(1)分割出多个陶瓷元件(11-16)，所述线锯(S)具有辊系统(2)，所述辊系统(2)具有多个转向辊(3-5)，所述转向辊(3-5)对线(6)进行导引以形成线架(7)，其中所述转向辊中的至少一个转向辊(3)分成分开的盘片(31-36)，通过所述分开的盘片(31-36)导引所述线(6)的单个线绕圈(61-66)，并且所述分开的盘片(31-36)以小于90°的可调整的角度α朝着将所述盘片(31-36)的中点(M1-M6)连接起来的轴线(A)倾斜，其中设有调节装置，该调节装置根据盘片(31-36)的预定的直径d和所述可调整的角度α，对线架的平行的线部段(71-76)之间的偏移量(V)进行调节，以便调节线锯(S)的切割宽度。
2.如权利要求1所述的线锯，其特征在于，所述元件块(1)构造成叠层，多个陶瓷生膜或压电陶瓷生膜与内部电极材料交替地设在此叠层中。
3.如权利要求1或2所述的线锯，其特征在于，所述陶瓷元件(11-16)构造成压电叠层，在此压电叠层中设有N个第一内部电极(8)和N个第二内部电极(9)，其中在第一内部电极(8)和第二内部电极(9)之间设有压电陶瓷生膜(10)，并且所述N个第一内部电极(8)能与第一外部电极(17)触通，所述N个第二内部电极(9)能与第二外部电极(18)触通。
4.制造线锯(S)的方法，所述线锯(S)用于从陶瓷元件块(1)分割出多个陶瓷元件(11-16)，具有以下步骤：
-提供具有多个转向辊(3-5)的辊系统(2)，所述转向辊(3-5)对线(6)进行导引以形成线架(7)；
-把所述转向辊中的至少一个转向辊(3)分成分开的盘片(31-36)；
-分别通过分开的盘片(31-36)对所述线(6)的单个线绕圈(61-66)进行导引；
-使所述分开的盘片(31-36)以小于90°的可调整的角度α朝着将所述盘片(31-36)的中点(M1-M6)连接起来的轴线(A)倾斜，
其中，根据盘片(31-36)的预定的直径d和所述可调整的角度α，对线架(7)的平行的线部段(71-76)之间的偏移量(V)进行调节，以便调节线锯(S)的切割宽度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述元件块(1)构造成叠层，多个压电陶瓷生膜与内部电极材料交替地设在此叠层中。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述陶瓷元件(11-16)构造成压电叠层，在此压电叠层中设有N个第一内部电极(8)和N个第二内部电极(9)，其中在第一内部电极(8)和第二内部电极(9)之间设有压电陶瓷生膜(10)，并且所述N个第一内部电极(8)能与第一外部电极(17)触通，所述N个第二内部电极(9)能与第二外部电极(18)触通。
7.用于从陶瓷元件块(1)分割出多个陶瓷元件(11-16)的方法，具有以下步骤：
-提供如权利要求1或如权利要求2-3中任一项所述的线锯(S)；
-提供元件块(1)；并且
-借助提供的线锯(S)，将提供的元件块(1)锯成多个元件(11-16)。
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