CN109205384A - 卷绕切割线材的方法 - Google Patents

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CN109205384A CN201810745286.4A CN201810745286A CN109205384A CN 109205384 A CN109205384 A CN 109205384A CN 201810745286 A CN201810745286 A CN 201810745286A CN 109205384 A CN109205384 A CN 109205384A
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Abstract

本发明涉及卷绕切割线材的方法。本发明涉及一种在卷轴(9)上以多个线圈卷绕切割线材(10)的方法，切割线材优选为固定磨料线材，优选为金刚石线材或者纳米管线材，其中，切割线材(10)的线材部段(11、12、13、14、15)形成沿着卷轴轴线(8)一个接一个延伸的绕组部段(1、2、3、4、5)，其特征在于，在绕组部段(1、2、3、4、5)中的至少2、优选地至少10、更优选地至少20个中的每一者内，线材部段(1、2、3、4、5)的线圈沿着所述卷轴轴线(8)行进的方向反向至少两次、优选地至少4次。

Description

卷绕切割线材的方法
技术领域
本发明涉及在卷轴上以多个线圈中卷绕切割线材的方法，切割线材优选地是固定磨料线材，优选地是金刚石线材或纳米管线材，其中切割线材的线材部段形成沿着卷轴轴线一个接一个、优选地直接彼此相邻延伸的绕组部段。此外，本发明涉及沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线在线材分配装置和卷轴和/或卷轴保持器之间进行一系列相对运动的方法。本发明还涉及使切割线材锋利化的方法、切割材料的方法、具有切割线材的卷轴和线锯。
背景技术
如本文件中所使用的，“锋利化”是指改善或增强切割线材的切割性能/作用的任何动作。它实际上可以包括通过去除固定磨料的部分、去除填充固定磨料之间的间隙的材料、去除钝化磨料/金刚石、去除干燥的切削液等来使固定磨料(例如金刚石等)锋利化。线锯可以具有带有多个线材部段的线材网，用于切割工件或仅切割一个部分。
本发明特别涉及固定磨料锯切技术。如今，越来越多地使用固定磨料切割用于半导体应用、太阳能电池或LED的晶片。磨料不再是悬浮在由金属线输送的浆料以进行切割。磨料直接附着在金属线上。这种线材称为固定磨料线(例如金刚石线)。
这些锯切技术用于半导体、电子元件、光伏器件、光学元件和光子产业。锯切的典型(硬和/或脆的)材料是GaAs、锗、多晶硅或单晶硅或类单晶硅、InP、石英、蓝宝石或其他陶瓷材料。
通常，线锯的线材引导辊是聚氨酯涂层的，并且在线接收表面上具有用于引导切割线材的凹槽。金刚石线在这些凹槽中网布在整个线引导辊上。凹槽的间距(即凹槽图案自身重复的距离)以及所使用的线材直径一起将决定被锯切的晶片的厚度。
如果即使在先前的切割中已经使用了部分线材网的情况下固定磨料线可以连续地用于连续切割(条件是该用过的线材的剩余锯切能力并没有减少太多)，则固定磨料切片过程的成本可以显著降低。锯切能力可以通过过程中的线偏转(线的弯曲度)来测量。失去锯切潜力的线材将比新的未使用的线材偏转更多(具有更高的弯曲度)。
通常通过在两个方向上移动切割线材来用金刚石线切割硅。线材就像普通的手锯一样前后移动。通常前向切割(线材从供应卷轴移动到接收(或可抛弃)卷轴)的卷轴略长于相反方向。这就是所谓的朝圣者模式(pilgrim mode)。朝圣者模式导致间歇性添加新的未使用的线材。这似乎并不令人惊讶，但由于浆料切割通常只在一个方向上移动，因此朝圣者模式不是常用的切割方式。
在开始切割过程之前，将切割线材放置在线锯中。现有技术文献CH691292A5在图1中示出了具有线材管理系统的线锯，且线锯准备切割。为了进行朝圣者运动，切割线材从供应卷轴卸离，穿过切割区域从而形成线材网，然后卷绕到接收卷轴(可抛弃卷轴)上。通常，驱动形成线材网的供应卷轴、接收卷轴和线材引导辊。
线材在一个方向上行进例如500-600米，即与起始点相比，额外的500-600米从供应卷轴卸离并且卷绕到接收卷轴上，但仅例如490至590米从接收卷轴卷绕回供应卷轴上。以这种方式，新的线材被送入线材网。在切割线材部分不再到达待切割的工件时(即在该部分后面送入更多的切割线材，这样当线材往回移动时，该部分不再能够到达工件)，线材应该是耗尽的：切割线材上的金刚石被磨碎或从线材上脱落。
在现有技术中存在如下问题：切割线材的锋利度随着时间而降低，导致切割性能降低。结果，切割线材必须经常更换。由于金刚石或磨料颗粒之间的空间被填满导致的这些颗粒的磨损可能削弱锋利度。
另外，已经用于切割并且现在必须向回拉穿过切割区域的切割线材部分不能很好地切割。特别是，应该增加这种用过的切割线材部分的锋利度。
WO 2016/203303 A1公开了一种用于在线锯上切割工件的方法，该线锯包括切割线材，该切割线材围绕至少两个线材引导辊行进，从而形成用于切割工件的线材网。通过将线材网的线材部分暂时转移到卷轴，可以使切割线材变锋利。为了实现锋利化效果，WO2016/203303 A1提出了卷轴上的线材部分的绕组与其他绕组重叠。接触的绕组和更高的绕组厚度导致磨料颗粒的锋利化和/或磨料颗粒之间的空间被清洁。尽管WO 2016/203303 A1中公开的锋利化步骤在切割线材的较长寿命期间改善了切削性能，但是应该进一步改善锋利化效果。
WO 2014/087340 A2公开了一种用于线锯的线管理系统，该线锯包括用于以重叠的绕组承载切割线材的至少一部分的可旋转贮存卷轴，以及用于以绕组临时接收切割线材的一部分的可旋转储存卷轴。为了减少磨料线的磨损，储存卷轴上的线材绕组彼此不重叠和/或具有比贮存卷轴上的绕组更低的密度。
发明内容
本发明的目的是克服上述问题，并且提供使切割线材可以更有效地锋利化的方法。相对于现有技术可以延长切割线材的性能(特别是针对利用单根线的大量晶片切割，以及一次穿透所需的时间)。切割线材的锋利度可以在多次切割后保持在可接受的水平。切割线材的寿命可以增加，从而降低在线锯中提供和更换切割线材的成本。
上述目的通过本文开头提到的方法来实现，其中在至少两个、优选至少10个、更优选地至少20个绕组部段中的每一个中，线材部段的线圈沿着卷轴轴线行进的方向反向至少两次，优选至少4次。
切割线材根据绕线方式被卷绕到卷轴上。绕线方式包括沿着卷轴轴线的至少两个，优选更多个绕组部段。在这些绕组部段的每一个中，切割线材的线材部段设置成线圈，其中线圈行进方向反向至少两次(即，具有至少两个反向点)。线圈行进方向是线材部段的线圈沿着(即平行于)卷轴轴线行进的方向。换言之，线材行进方向是线圈(即绕卷轴的一个整圈)接着前一线圈的方向，或者线圈到下一线圈的方向。“反向”表示线圈行进方向从与卷轴轴线平行的第一方向改变成与卷轴轴线平行的第二方向，反之亦然，其中第二方向与第一方向相反。
本发明的创意基于在沿着卷轴轴线一个接一个延伸的绕组部段中线圈行进方向(即线材部段的线圈沿着卷轴轴线(即沿着与卷轴轴线平行的方向)行进以及布置的方向)的重复反向。通过一系列反向可以提高(磨料)切割线材的锋利化效果。与例如WO 2016/203303A1相比，线材可以更均匀地锋利化，从而能实现更好地切割。
此外，如此多的切割线材可以布置在贮存滚动条上，从而仅使用该线材部段可以进行多次切割，同时始终实现期望的锋利化效果。此外，切割线材被使用并且在使用中被锋利化，这可以使整个切割线材更均匀地使用。
形成(具有线圈行进方向的至少两次反向的)绕组部段的线材部段是单根(即连续)切割线材的一部分。即，根据创新绕线方式分配给绕组部段的所有线材部段属于相同的切割线材。
由于(至少两次)反向，连续线圈的分布顺序具有曲折图案。曲折图案可以在每个绕组部段中重复。
优选地，根据创新绕线方式的绕组部段覆盖基本相同长度的卷轴部分。
优选地，每个绕组部段的长度小于卷轴的长度的10％和/或小于2cm，其中在绕组部段中线材部段设置有线圈行进方向的至少两个反向。
优选地，线材部段设置有线圈行进方向至少两次反向的绕组部段的数量达到至少10、优选地至少20、更优选地至少50。
优选地，绕组部段的长度合计达到超过卷轴的长度的50％，优选地超过80％，其中在绕组部段中线材部段设置有线圈行进方向的至少两个反向。
优选地，绕组部段彼此相邻，使得卷轴被切割线材均匀地覆盖(即没有超过线材直径的中间间隔)，其中在绕组部段中线材部段设置有线圈行进方向的至少两个反向。
可以在例如线锯中切割工件之前、过程中和/或之后，执行根据本发明的卷绕方法。线材部分可以从切割区域被移除并且移动到锋利化卷轴，在这里线材部分将根据创新方式被卷绕。
在优选实施例中，在至少一个绕组部段中，优选地在每个绕组部段中，线材部段被卷绕成至少三个、优选至少五个重叠层。这里，(在不同层中)上下排列的绕组彼此接触。这增加了锋利化效果。
优选地，在至少一个绕组部段中，优选地在每个绕组部段中，线材部段的最内侧层与卷轴表面接触。这里，沿着切割线材可以实现均匀的锋利化效果。可替换地，当然可以根据创新方式将切割线材设置在已经卷绕在卷轴上的(一个或多个)线材层上。
在优选实施例中，切割线材以下述方式被卷绕到卷轴，即沿着卷轴轴线的线圈行进方向(即线材部段的线圈沿着卷轴轴线行进的方向)的反向的总数量达到至少50，优选为至少100，更优选为至少500。反向的总数量越大，锋利化效率越高。
优选地，在至少一个绕组部段中，优选地在每个绕组部段中，在连续方向反向点之间，线材部段的线圈的数量达到至少3个，优选地为至少5个，更优选地为至少10个，和/或达到至多150个，优选地为至多100个，更优选地为至多50个。沿着卷轴轴线的线圈行进方向的反向的总数量对锋利化效果有影响。优选的是反向点之间的线圈的数量不超过150，使得沿着卷轴轴线可以设置多个反向点。
在优选实施例中，切割线材的连续(优选为相邻)线材部段分配给连续(优选为相邻)绕组部段。这里，设置顺序沿着卷轴轴线具有规则或周期性图案。可以实现切割线材的均匀锋利化。
在优选实施例中，在卷轴上卷绕切割线材通过优选为滑轮或者引导件的线材分配装置进行，其中，卷轴和线材分配装置相对于彼此沿着卷轴轴线的方向可移动。
该目的还可以通过以下方法实现，一种在线材分配装置和卷轴和/或卷轴保持器之间沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线进行一系列相对运动的方法，该方法优选在线锯内并且优选地在根据前述权利要求中的任一项所述的方法的过程中执行，线材分配装置优选为滑轮或者引导件，其中，线材分配装置与卷轴和/或卷轴保持器相关联，包括以下步骤：(1)相对于卷轴和/或卷轴保持器沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线使线材分配装置往复移动卷轴部分距离，卷轴部分距离比卷轴或卷轴保持器的长度小，优选地卷轴部分距离小于或等于卷轴或卷轴保持器的长度的1/5、更优选地小于或等于其1/10，并且(2)沿着卷轴轴线在不同的位置重复步骤(1)，优选地重复至少2次，更优选地至少5次。
采用上述方法，在每个绕组部段中可以实现线圈行进方向的至少两次反向。采用上述方法，(1)切割线材的线材部段可以卷绕成具有线圈行进方向的至少两次反向的绕组部段，(2)切割线材的不同线材部段可以分配给不同的绕组部段。
对于本发明，线材分配装置是切割线材分配装置，具体为用于固定磨料切割线材，优选为金刚石线材或纳米管线材。具体地，切割线材由固定有磨料的金属芯线制成。
线材分配装置连接到线锯或卷轴卷绕机的控制器，并且根据控制器内的预定程序，执行产生创新绕线方式的必要运动。
优选地，绕组部段的长度总计达到超过卷轴或卷轴保持器的长度的50％，优选为超过80％，例如卷轴或卷轴保持器的基本整个长度，其中在绕组部段中线材部段设置有线圈行进方向的至少两个反向。
优选地，针对沿着卷轴或卷轴保持器的相邻绕组部段，重复步骤(1)，使得绕组部段覆盖卷轴或卷轴保持器的相邻范围。
优选地，往复移动至少包括：沿第一方向的运动、沿第二(即相反)方向的运动、和再次沿第一方向的运动。
该目的还可以通过以下方法实现，一种在线材分配装置和卷轴和/或卷轴保持器之间沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线进行相对运动以在卷轴上卷绕切割线材的方法，该方法优选在线锯内并且优选地在根据本发明或其一个实施例的方法的过程中执行，线材分配装置优选为滑轮或者引导件，其中，线材分配装置与卷轴和/或卷轴保持器相关联，该方法包括以下步骤：相对于卷轴和/或卷轴保持器沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线以这样的速度移动线材分配装置，使得在切割线材的一个完整线圈卷绕在卷轴上的时间内，线材分配装置沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线移动的距离小于切割线材的直径，优选地小于切割线材的直径的5/6、更优选地小于切割线材的直径的2/3、最优选地基本上小于切割线材的直径的1/2。
由于在将一个线圈卷绕在卷轴上时分配装置移动的距离小于线材直径，当前到达卷轴的线材部分暂时与前一线圈重叠接触，并且随后从重叠位置滑动(或滑落)到该线圈与前一线圈处于相同高度的位置，并且形成相邻线圈。由于切割线材在前一线圈上的滑动，卷绕在卷轴上的切割线材向前移动，即超越线材分配装置。在一定数量的线圈布置在卷轴上后，在向后方向上作用在切割线材的当前卷绕部分(其相对于线材分配装置向前移动)上的力变得非常大。这个力将引起(线材部段的)线圈沿着卷轴轴线行进的方向反向。但是，在(线圈沿卷轴轴线行进的)方向反向的过程中，分配装置的移动方向不改变。更优选地是，在多个这种反向发生的时间间隔中，分配装置的移动方向保持恒定。
认为滑动(滑落)过程进一步增加切割线材的锋利化效果。
与分配装置改变其移动方向以引起卷绕方向反向的实施例不同，在本实施例中，通过设定分配装置沿卷轴轴线(相对于卷轴的旋转速度)的一定速度，来实现卷绕方向的反向，该速度可以如下定义：
线材分配装置沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线的移动速度通过以下两者的比率来给出，
-距离，该距离小于切割线材的直径，优选地小于切割线材的直径的5/6，更优选地小于切割线材的直径的2/3，最优选地基本上小于切割线材的直径的1/2，和
-将切割线材的一个完整线圈卷绕在卷轴上所需的时间。
在优选实施例中，线材分配装置沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线的移动速度设置成使得在切割线材的一个完整线圈卷绕在卷轴上的时间内，线材分配装置沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线移动的距离大于切割线材的直径的1/6，更优选地大于切割线材的直径的1/3、最优选地基本上大于切割线材的直径的1/2。
在优选实施例中，在至少50、优选地至少100、更优选地至少1000个线圈卷绕在卷轴的时间间隔内，线材分配装置沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线的移动速度和/或移动方向保持不变。
分配装置的控制变得非常简单，因为移动速度和/或移动方向不需要针对每次方向改变。后面的实施例也同样如此。
在优选实施例中，在线材部段的线圈沿着卷轴轴线行进的方向的至少5、优选地至少10、更优选地至少100个反向的时间间隔内，线材分配装置沿着卷轴轴线和/或卷轴保持器轴线的移动速度和/或移动方向保持不变。
该目的还可以通过如下方法实现，一种使切割线材锋利化的方法，其特征在于，切割线材用根据本发明的方法以多个线圈暂时卷绕在卷轴上。在切割之前、过程中或之后，可以执行锋利化。
该目的还可以通过如下方法实现，一种用于切割一件材料的方法，具体地用于用线锯对诸如硬脆和/或半导体材料的一件材料进行切片、开方和/或切方的方法，该线锯包括切割线材，切割线材优选地以多个线圈绕至少两个引导辊行进以形成用于切割一件材料的优选为线材网的切割区域，所述方法包括以下步骤：
(a)通过在相反的方向上交替旋转线材引导辊以一定数量的往复循环移动切割区域的切割线材；
(b)在步骤(a)之后或者在步骤(a)期间，通过旋转线材引导辊和卷轴将切割线材的一部分从线材引导辊转移到卷轴，由此通过根据本发明的方法将切割线材的该部分卷绕在卷轴上。
该方法描述执行锋利化步骤的可能性，即通过在线材部段中提供线圈行进方向的反向，而直接在线锯内进行的卷绕方法。不需要从线锯中移除线材。也不需要中断切割过程。
优选地，该方法包括以下步骤：
(c)在步骤(b)之后，通过旋转线材引导辊和卷轴将切割线材的一部分从卷轴转移到线材引导辊；
(d)在步骤(c)之后或者在步骤(c)期间，通过在相反的方向上交替旋转线材引导辊以一定数量的往复循环移动形成切割区域的切割线材。
该实施例描述在锋利化之后再次使用线材部分的可能性。
切割区域可以通过单个(仅一个)线材部段或者通过多个平行线材部段(也称作线材网)而形成。
创新方法可以用在切割区域的第一侧(也称作新线材侧)、切割区域的第二(相对)侧(也称作旧线材侧)、或者同时用在两侧、或者交替用在两侧。
优选地，在执行下一个步骤之前，重复步骤(a)至(d)中至少一者至少2次、优选地至少5次、更优选地至少10次，和/或其中，在步骤(d)之后，重复步骤(b)至(d)，优选地至少1次、优选地至少2次、更优选地至少4次。
本发明的一个优点是不需要中断产生高质量切口的切割过程，同时通过将切割线材暂时卷绕在锋利化卷轴上来对切割线材再次锋利化。
该目的还可以通过如下(锋利化)卷轴实现，一种具有切割线材的卷轴，优选为固定磨料线材、优选为金刚石线材或者纳米管线材的切割线材以多个线圈在卷轴上，其中，切割线材的线材部段形成沿着卷轴轴线一个接一个延伸的绕组部段，其特征在于，在绕组部段中的至少2、优选地至少10、更优选地至少20个中的每一者内，线材部段的线圈沿着卷轴轴线行进的方向反向至少两次、优选地至少4次。这种卷轴是创新卷绕方法的产品。这可以利用使用过的线材(例如在切割过程中)制造，也可以利用未使用的线材(例如直接通过供应部)制造。
一个接一个延伸的绕组部段或线材部段可以直接彼此相邻地延伸。
优选地，在绕组部段中的至少一者内，优选地在绕组部段中的每一者内，线材部段卷绕成至少三个、优选地至少五个重叠层，和/或其中，在绕组部段中的至少一者内，优选地在绕组部段中的每一者内，线材部段的最内侧层与卷轴表面接触。
层可以是在线圈行进方向的两个相继反向之间延伸的线材。
在优选实施例中，切割线材以下述方式被卷绕到卷轴，即沿着卷轴轴线的线圈行进方向(即线材部段的线圈沿着卷轴轴线行进的方向)的反向的总数量达到至少50，优选为至少100，更优选为至少500。反向的总数量越大，锋利化效率越高。
优选地，在绕组部段中的至少一者内，优选地在绕组部段中的每一者内，在连续方向反向点之间，线材部段的线圈的数量达到至少3、优选地至少5、更优选地至少10，和/或达到最多150，优选地最多100，更优选地最多50。
优选地，切割线材的连续的、优选地相邻的线材部段被分配到连续的、优选地相邻的绕组部段。
上文参照卷绕方法描述了创新卷轴的其他优选特征。这些特征当然可以同样应用于卷轴。
该目的还可以通过如下线锯实现，一种用于切割一件材料的线锯，具体地用于对诸如硬脆和/或半导体材料的一件材料进行切片、开方和/或切方的线锯，包括至少两个引导辊、以多个线圈绕至少两个引导辊行进以形成用于切割一件材料的线材网的切割线材、以及用于暂时接收切割线材的至少一部分的至少一个可旋转卷轴，其特征在于，具有切割线材的卷轴是根据本发明的具有切割线材的卷轴，其中，优选地，卷轴与以多个绕组保持切割线材的另一卷轴相邻安装。从WO 2014/087340 A2已知将卷轴紧挨着在多层卷绕中保持切割线材的另一卷轴安装，该公开文本也通过引用结合到本申请中并且组成本申请的整体部分。
优选地，线锯包括用于控制切割过程的控制器，其中，线锯适于执行根据本发明的方法。
附图说明
在附图和从属权利要求中示出本发明的其他实施例。附图标记列表构成本公开的一部分。现在将通过附图详细阐释本发明。在附图中：
图1示出根据创新的绕线方式卷绕有切割线材的卷轴，
图2示出线锯，
图3示出根据创新的绕线方式将切割线材卷绕到卷轴的方法，
图4示出绕线方式的实施例，
图5示出切割线材的线材部段，
图6示出绕线方式的实施例，
图7示出用于获取根据图6的绕线方式的方法的放大图，
图8示出当前到达卷轴并且暂时与前一线圈重叠地接触的线材部分。
具体实施方式
图1示出根据绕线方式的卷绕有切割线材10的卷轴9。切割线材10可以是固定磨料线、优选地为金刚石线或纳米管线。因此，图1还示出在卷轴9上以多个线圈6卷绕切割线材10的方法。切割线材10的线圈6以由线圈行进方向7的反向限定的顺序设置在卷轴9上(参见结合有箭头的线)。
由图1中可以观察到，绕线方式包括沿着卷轴轴线8一个接一个地延伸的绕组部段1、2、3、4、5。绕组部段1、2、3、4、5由切割线材10的线材部段11、12、13、14、15形成。线材部段11、12、13、14、15是单根、即连续的切割线材10的一部分。
在每一个绕组部段1、2、3、4、5内，线材部段1、2、3、4、5的线圈6沿着卷轴轴线8行进的方向7反向两次，例如，在反向点R1和R2处反向。当然，在绕组部段1、2、3、4、5内，线圈行进方向7可以存在多于两次反向。例如，图4示出具有四次反向的实施例。通常，反向的数目将是偶数。然而，在卷轴9的开始和/或结尾处、或者在以非连续的顺序布置的线材的情形中，绕组部段内的反向的数目还可以是奇数。
正如在沿着卷轴8的纵向轴线的截面中观察到的，线圈行进方向7在绕组部段内蜿蜒地延伸。
根据图1的实施例，在每一个绕组部段1、2、3、4、5内，线材部段11、12、13、14、15卷绕成三个(根据图4为五个)重叠的层21、22、23中。上下布置的线圈彼此触碰。线材部段11、12、13、14、15的最内侧层21与卷轴表面接触。
为了清晰，在图1中示出五个绕组部段。然而，绕组部段的数量优选地达到至少10个、优选地达到至少20个、更优选地达到至少50个，其中，在该绕组部段中线材部段布置有线圈行进方向的至少两次反向。
优选地，在绕组部段1、2、3、4、5的至少一者中以及优选地在绕组部段1、2、3、4、5的每一者中，线材部段11、12、13、14、15在连续的方向反向点之间的线圈6的数量达到至少3个、优选地达到至少5个、更优选地达到至少10个，和/或达到至多150个、优选地达到至多100个、更优选地达到至多50个。
根据图1的实施例，切割线材10的连续(这里为相邻)的部段11、12、13、14、15(参见图5)分配给连续(这里为相邻)的绕组部段1、2、3、4、5。应当指出，不同的绕组顺序是可行的。相邻的卷轴部分不需要一个接一个地卷绕。例如，卷轴部分可以被(周期性地)跳过并且在卷绕过程的后期进行卷绕。在这种情形下，相邻的绕组部段并非一个接一个地进行卷绕。
图3示出，可以通过线材分配装置16(优选地滑轮(如图3所示)或引导件)完成切割线材10在卷轴9上的卷绕，其中，线材分配装置16与卷轴9和/或用于保持卷轴9的卷轴保持器相关联。卷轴9和线材分配装置16沿着卷轴轴线8的方向相对于彼此可移动。在本实施例中，线材分配装置16(可旋转滑轮的形式)在与卷轴轴线8平行的方向上可移动。为了实现图1中示出的绕线方式，线材分配装置16如图3中的往复箭头所示地移动。卷轴9和线材分配装置16可以是如图2中示出的线锯20的一部分。
沿着卷轴轴线8和/或卷轴保持器轴线实施-优选地在线锯20内以及优选地在上文所述方法的过程中-线材分配装置16和卷轴9和/或卷轴保持器(如图3所示)之间的一系列相对运动(参见图3中的箭头)的方法包括以下步骤：
(1)沿着卷轴轴线8和/或卷轴保持器轴线相对于卷轴9和/或卷轴保持使线材分配装置16往复移动卷轴部分距离，其中，该卷轴部分距离比卷轴9或卷轴保持器的长度小、优选地小于或等于卷轴9或卷轴保持器的长度的1/5、更优选地小于或等于其1/10，以及
(2)在沿着卷轴轴线8在不同位置处重复步骤(1)、优选地重复至少2次、更优选地重复至少5次。与绕组部段(其线圈行进方向具有至少两次反向)的数量相应地重复步骤(1)。
根据本发明的方法尤其可以用于使切割线材10锋利化，其中，根据上述绕线方式，切割线材10以多个线圈6暂时地卷绕在卷轴9上。
因此，本发明的主题也包括用于利用线锯20切割一件材料17的方法，特别是用于对一件材料17(例如硬脆材料和/或半导体材料)进行切片、开方和/或切方的方法。图2示出包括切割线材10的线锯20，其中，切割线材10围绕至少两个线材引导辊18、19延伸、优选地以多个线圈的方式延伸从而形成用于切割一件材料17的线材网形式的切割区域。
切割方法包括以下步骤：
(a)通过在相反的方向上(也称为朝圣者模式)交替地旋转线材引导辊18、19以一定数量的往复循环移动形成线材网的切割线材10；
(b)在步骤(a)之后或在步骤(a)期间，通过旋转线材引导辊18、19和卷轴9将切割线材10的一部分从线材引导辊18、19传输到卷轴9，从而根据创新的绕线方式将切割线材10的一部分卷绕在卷轴9上。
可以从图2观察到，切割线材10可以在两个方向上卷绕到(锋利化)卷轴9。因此，线锯10还可以包括具有相关联的线材分配装置16的两个卷轴9。
切割方法优选地还包括以下步骤：
(c)在步骤(b)之后，通过旋转线材引导辊18、19和卷轴9将切割线材10的一部分从卷轴9传输到线材引导辊18、19；
(d)在步骤(c)之后或者在步骤(c)期间，通过在相反的方向上交替地旋转线材引导辊18、19以一定数量的往复循环移动形成线材网的切割线材10。
在实施后续步骤之前，步骤(a)到(d)中的至少一者可以重复至少2次、优选地至少5次、更优选地至少10次。在步骤(d)之后，步骤(b)到(d)可以重复、优选地至少一次、优选地至少2次、更优选地至少4次。
除了切割方法，用于切割一件材料17的线锯20也是本发明的主题。线锯20包括至少两个线材引导辊18和19、切割线材10和至少一个可旋转的卷轴9，其中，切割线材10围绕至少两个线材引导辊18、19以多个线圈的方式延伸从而形成用于切割一件材料17的线材网，以及卷轴9用于暂时地接收以及锋利化切割线材10的至少一部分。
卷轴9可以安装为紧邻以多个绕组保持切割线材的其他卷轴(未示出)。
图2还示出线锯20可以包括控制切割过程的控制器24，其中，线锯20适于实施上述方法之一。
图6示出创新的绕线方式的实施例。这里，形成绕组部段的方式不同于图3中示出的方法。在图6中，仅仅示出在卷轴9的一侧上的线圈的横截面。横截面内的数字表示线圈卷绕在绕组9上的顺序。
线圈“1”到“13”直接位于卷轴表面上并且线圈行进方向从左向右。之后，线圈“14”发生线圈行进方向的反向。线圈“14”已经位于层21的顶部。之后，线圈“15”和“16”在相反的方向上行进，即，从右向左。线圈“16”之后，线圈行进方向发生再次反向；线圈“17”位于层21上。还可以首先放置中间线圈(其由虚线表示)。线圈“17”之后，线圈“18”和“19”(其部分地与层21重叠)从左向右行进。以这种方式构建绕组部段1。
线圈“19”之后，对连续的绕组部段2以及优选地其他绕组部段等重复该过程。
获得这种构造的一种方式如下(还参照图7和图8)：
根据图7，该方法包括，沿着卷轴轴线8和/或卷轴保持器轴线在线材分配装置16(优选地滑轮或引导件)和卷轴9和/或卷轴保持器之间实施相对于运动以用于将线材10卷绕在卷轴9上。线材分配装置16与卷轴9和/或卷轴保持器相关联。该方法包括以下步骤：以这样的速度沿着卷轴轴线8和/或卷轴保持器轴线相对于卷轴9和/或卷轴保持器移动线材分配装置16，使得在线材10的一个完整的线圈卷绕在卷轴9上的时间内，线材分配装置16沿着卷轴轴线8和/或卷轴保持器轴线移动的距离小于切割线材10的直径、优选地小于切割线材10的直径的5/6、更优选地小于切割线材10的直径的2/3、最优选地小于切割线材10的直径的几乎1/2。
由于当一个线圈卷绕在卷轴9上时分配装置16移动的距离小于线材直径，所以当前到达卷轴9的线材部分暂时地以重叠的方式接触前一线圈(参见图8)并且之后从重叠位置滑落或滑动(参见图8中的箭头)到与前一线圈相同高度的位置并且形成相邻的线圈。由于在前一线圈上的切割线材10的滑落，所以卷绕在卷轴9上的切割线材10向前行进，即，超越线材分配装置16(参见图7)。
在一定数量的线圈布置在卷轴9上之后，在向后方向上作用在切割线材的当前卷绕部分(其相对于分配装置向前移动)上的力变得很大。该力将引起(线材部段的)线圈沿着卷轴轴线(参见图6中的连续的线圈)行进的方向反向。然而，在(线圈沿着卷轴轴线行进的)方向的这种反向期间，分配装置的移动方向未改变。
更优选地，分配装置16的移动速度在发生多个这种反向的时间间隔期间保持恒定。
优选的是，设置线材分配装置16沿着卷轴轴线8和/或卷轴保持器轴线的移动速度，使得在切割线材10的一个完整的线圈卷绕在卷轴9上的时间内，线材分配装置16沿着卷轴轴线8和/或卷轴保持器轴线移动的距离优选地大于切割线材10的直径的1/6、更优选地大于切割线材10的直径的1/3、最优选地大于切割线材10的直径的几乎1/2。
优选地，在至少50个、优选地至少100个、更优选地至少1000个线圈卷绕在卷轴9上的时间间隔内和/或线材部段的线圈沿着卷轴轴线行进的方向的至少5个、优选地至少10个、更优选地至少100个反向的时间间隔内，线材分配装置16沿着卷轴轴线8和/或卷轴保持器轴线的移动速度和/或移动方向保持不变。
换言之，设置线材分配装置16(参见图7)相对于卷轴9的旋转速度的速度，使得线圈以一定距离初始位于卷轴9上，该距离小于线材直径，即到达卷轴的线材部分与前一线圈暂时地重叠。之后，线圈从前一线圈简单地滑到卷轴9上。在图6中，在线材“13”之后，将线材10拉到左侧的力变得很大并且线圈“14”已经位于层21的顶部，从而线材部段的线圈行进的方向第一次反向。通常，线圈“14”将恰好落在分配装置16之下。
线材行进从位置“13”到位置“14”的较大距离(在图6中，在半个绕组中大约8个线材直径)。当放置线圈“15”时，其被引导经过该半个绕组并且位于线圈14的左侧。这持续到向右侧的校正力变得大到使得卷绕在适当位置不再受到该半个绕组的力。此时位于位置“17”或者有时候在中间位置(虚线位置)，从而第二次改变线材部段的线圈行进的方向。
当线材分配装置16继续向右移动时，放置线圈“18”和“19”。现在再次满足初始条件：线材分配装置16直接位于线材位置“1”之上。在绕组部段2对线材绕组“1”到“19”(并非均可见)重复该顺序。
本发明不限于这些实施例。其他变体对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且被认为落入由以下权利要求限定的本发明的范围内。在以上说明书的所有部分中描述的各个特征、特别是关于附图的各个特征可以彼此组合以形成其他实施例，和/或在必要的变更后应用于权利要求和说明书的其余部分中描述的内容(即使这些特征是关于其他特征或与其他特征组合描述的)。
附图标记列表
1,2,3,4,5 绕组部段
6 线圈
7 线圈行进方向
8 卷轴轴线
9 卷轴
10 切割线材
11,12,13,14,15 线材部段
16 线材分配装置
17 一件材料
18 线材引导辊
19 线材引导辊
20 线锯
21,22,23 层
24 控制器
R1,R2 反向点

Claims (20)

1.一种在卷轴(9)上以多个线圈(6)卷绕切割线材(10)的方法，所述切割线材优选为固定磨料线材，优选为金刚石线材或者纳米管线材，其中，所述切割线材(10)的线材部段(11、12、13、14、15)形成沿着卷轴轴线(8)一个接一个，优选地直接彼此相邻延伸的绕组部段(1、2、3、4、5)，其特征在于，在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的至少2、优选地至少10、更优选地至少20个中的每一者内，线材部段(1、2、3、4、5)的所述线圈(6)沿着所述卷轴轴线(8)行进的方向(7)反向至少两次、优选地至少4次。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的至少一者内，优选地在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的每一者内，所述线材部段(11、12、13、14、15)卷绕成至少三个、优选地至少五个重叠层(21、22、23)，和/或其中，在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的至少一者内，优选地在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的每一者内，所述线材部段(11、12、13、14、15)的最内侧层(21)与卷轴表面接触。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的至少一者内，优选地在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的每一者内，在连续方向反向点(R1、R2)之间，所述线材部段(11、12、13、14、15)的线圈(6)的数量合计为至少3、优选地至少5、更优选地至少10，和/或合计为最多150，优选地最多100，更优选地最多50。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，切割线材(10)的连续的、优选地相邻的线材部段(11、12、13、14、15)被分配到连续的、优选地相邻的绕组部段(1、2、3、4、5)，和/或其中，所述线材部段(11、12、13、14、15)设置有线圈行进方向(7)至少两次反向的绕组部段(1、2、3、4、5)的数量达到至少2、优选地至少5、更优选地至少10、更优选地至少20、更优选地至少50。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述卷轴(9)上卷绕所述切割线材(10)通过线材分配装置(16)进行，所述线材分配装置(16)优选为滑轮或者引导件，其中，所述卷轴(9)和所述线材分配装置(16)相对于彼此沿着所述卷轴轴线(8)的方向可移动。
6.一种在线材分配装置(16)和卷轴(9)和/或卷轴保持器之间沿着所述卷轴轴线(8)和/或卷轴保持器轴线进行一系列相对运动的方法，所述方法优选在线锯(20)内并且优选地在根据前述权利要求中的任一项所述的方法的过程中执行，所述线材分配装置(16)优选为滑轮或者引导件，其中，所述线材分配装置(16)与所述卷轴(9)和/或所述卷轴保持器相关联，所述方法包括以下步骤：(1)相对于所述卷轴(9)和/或所述卷轴保持器沿着所述卷轴轴线(8)和/或卷轴保持器轴线将所述线材分配装置(16)往复移动卷轴部分距离，所述卷轴部分距离比所述卷轴(9)或所述卷轴保持器的长度小，优选地所述卷轴部分距离小于或等于所述卷轴(9)或所述卷轴保持器的长度的1/5、更优选地小于或等于其1/10，并且(2)沿着所述卷轴轴线(8)在不同的位置重复步骤(1)，优选地重复至少2次，更优选地重复至少5次。
7.一种在线材分配装置(16)和卷轴(9)和/或卷轴保持器之间沿着卷轴轴线(8)和/或卷轴保持器轴线进行相对运动以在所述卷轴(9)上卷绕切割线材(10)的方法，所述方法优选在线锯(20)内并且优选地在根据前述权利要求中的任一项所述的方法的过程中执行，所述线材分配装置(16)优选为滑轮或者引导件，其中，所述线材分配装置(16)与所述卷轴(9)和/或所述卷轴保持器相关联，所述方法包括以下步骤：相对于所述卷轴(9)和/或所述卷轴保持器沿着所述卷轴轴线(8)和/或卷轴保持器轴线以这样的速度移动所述线材分配装置(16)，使得在所述切割线材(10)的一个完整线圈卷绕在所述卷轴(9)上的时间内，所述线材分配装置(16)沿着所述卷轴轴线(8)和/或所述卷轴保持器轴线移动的距离小于所述切割线材(10)的直径，优选地小于所述切割线材(10)的直径的5/6、更优选地小于所述切割线材(10)的直径的2/3、最优选地基本上小于所述切割线材(10)的直径的1/2。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述线材分配装置(16)沿着所述卷轴轴线(8)和/或所述卷轴保持器轴线的移动速度设置成使得在所述切割线材(10)的一个完整线圈卷绕在所述卷轴(9)上的时间内，所述线材分配装置(16)沿着所述卷轴轴线(8)和/或所述卷轴保持器轴线移动的距离大于所述切割线材(10)的直径的1/6，更优选地大于所述切割线材(10)的直径的1/3、最优选地基本上大于所述切割线材(10)的直径的1/2。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，在至少50、优选地至少100、更优选地至少1000个线圈卷绕在所述卷轴(9)的时间间隔内，所述线材分配装置(16)沿着所述卷轴轴线(8)和/或所述卷轴保持器轴线的移动速度和/或移动方向保持不变。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，在线材部段的所述线圈沿着所述卷轴轴线行进的方向的至少5、优选地至少10、更优选地至少100个反向的时间间隔内，所述线材分配装置(16)沿着所述卷轴轴线和/或所述卷轴保持器轴线的移动速度和/或移动方向保持不变。
11.一种使切割线材(10)锋利化的方法，其特征在于，所述切割线材(10)用根据前述权利要求中任一项所述的方法以多个线圈(6)暂时卷绕在卷轴(9)上。
12.一种用于用线锯(20)切割一件材料(17)的方法，具体地用于用所述线锯(20)对诸如硬脆和/或半导体材料的一件材料(17)进行切片、开方和/或切方的方法，所述线锯(20)包括切割线材(10)，所述切割线材(10)优选地以多个线圈绕至少两个引导辊(18、19)行进以形成用于切割一件材料(17)的优选为线材网的切割区域，所述方法包括以下步骤：
(a)通过旋转所述线材引导辊(18、19)移动形成所述切割区域的所述切割线材(10)，优选地通过在相反的方向上交替旋转所述线材引导辊(18、19)以一定数量的往复循环移动形成所述切割区域的所述切割线材(10)；
(b)在步骤(a)之后或者在步骤(a)期间，通过旋转所述线材引导辊(18、19)和卷轴(9)将所述切割线材(10)的一部分从所述线材引导辊(18、19)转移到所述卷轴(9)，由此通过根据权利要求1至6中任一项所述的方法将所述切割线材(10)的所述部分卷绕在所述卷轴(9)上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
(c)在步骤(b)之后，通过旋转所述线材引导辊(18、19)和所述卷轴(9)将所述切割线材(10)的一部分从所述卷轴(9)转移到所述线材引导辊(18、19)；
(d)在步骤(c)之后或者在步骤(c)期间，通过在相反的方向上交替旋转所述线材引导辊(18、19)以一定数量的往复循环移动形成所述切割区域的所述切割线材(10)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，在执行下一个步骤之前，重复所述步骤(a)至(d)中至少一者至少2次、优选地至少5次、更优选地至少10次，和/或其中，在步骤(d)之后，重复所述步骤(b)至(d)，优选地至少1次、优选地至少2次、更优选地至少4次。
15.一种具有切割线材(10)的卷轴(9)，优选为固定磨料线材、优选为金刚石线材或者纳米管线材的切割线材(10)以多个线圈(6)在所述卷轴(9)上，其中，所述切割线材(10)的线材部段(11、12、13、14、15)形成沿着卷轴轴线(8)一个接一个延伸的绕组部段(1、2、3、4、5)，其特征在于，在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的至少2、优选地至少10、更优选地至少20个中的每一者内，线材部段(1、2、3、4、5)的所述线圈(6)沿着所述卷轴轴线(8)行进的方向(7)反向至少两次、优选地至少4次。
16.根据权利要求15所述的卷轴，其中，在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的至少一者内，优选地在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的每一者内，所述线材部段(11、12、13、14、15)卷绕成至少三个、优选地以至少五个重叠层(21、22、23)，和/或其中，在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的至少一者内，优选地在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的每一者内，所述线材部段(11、12、13、14、15)的最内侧层(21)与所述卷轴的表面接触。
17.根据权利要求15或16所述的卷轴，其中，在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的至少一者内，优选地在所述绕组部段(1、2、3、4、5)中的每一者内，在连续方向反向点(R1、R2)之间，所述线材部段(11、12、13、14、15)的线圈(6)的数量达到至少3、优选地至少5、更优选地至少10，和/或达到最多150，优选地最多100，更优选地最多50。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的卷轴，其中，所述切割线材(10)的连续的、优选地相邻的线材部段(11、12、13、14、15)被分配到连续的、优选地相邻的绕组部段(1、2、3、4、5)，和/或其中，所述线材部段(11、12、13、14、15)设置有线圈行进方向(7)的至少两次反向的绕组部段(1、2、3、4、5)的数量达到至少10、优选地至少20、更优选地至少50。
19.一种用于切割一件材料(17)的线锯(20)，具体地用于对诸如硬脆和/或半导体材料的一件材料(17)进行切片、开方和/或切方的线锯(20)，包括至少两个引导辊(18、19)、以多个线圈绕所述至少两个引导辊(18、19)行进以形成用于切割一件材料(17)的线材网的切割线材(10)、以及用于暂时接收所述切割线材(10)的至少一部分的至少一个可旋转卷轴(9)，其特征在于，具有所述切割线材(10)的所述卷轴(9)是根据权利要求15至18中任一项所述的具有所述切割线材(10)的卷轴(9)，其中，优选地，所述卷轴(9)与以多个绕组保持切割线材的另一卷轴相邻安装。
20.根据权利要求19所述的线锯，其中，所述线锯(20)包括用于控制切割过程的控制器(24)，其中，所述线锯(20)适于执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法。
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