CZ96198A3 - Způsob řezání tyčinek z tvrdých materiálů a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Způsob řezání tyčinek z tvrdých materiálů a zařízení k provádění tohoto způsobuj

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu řezání tyčinek z tvrdých materiálů, zejména z ingotů polovodičů, skla a keramiky, a řeší rovněž konstrukci zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadn í stav techn i ky

K výrobě tyčinek z tvrdých materiálů, například jader pro depozici polykrystalického křemíku, se používá buď tažení nebo jejich řezání z ingotů pomocí diskové nebo pásové pily. Tento postup výroby vyžaduje postupné řezání ve dvou na sebe kolmých směrech, vyznačuje se značným prořezem materiálu, daným tloušťkou řezného nástroje, a nezaručuje dostatečnou kvalitu povrchu, která je určována mimo jiné i stavem řezného nástroje a stabilitou jeho uložení. Velmi problematická je pak tímto způsobem výroba dlouhých tyčinek, .^Lbc/ dochází k jejich častému praskání.

Pro řezání tyčinek je rovněž aplikovatelný způsob řezání čího

působení volného brusivá a pohybují še pevného nosiče, nejčastěji nekonečného drátu, na členěný materiál, kdy brusivo, rozptýlené v kapalině/je do místa řezu dopravováno drátem pomocí soustavy drážkovaných válců, přičemž řezaný materiál je postupně prot 1 3c¥n přes osnovu běžících nosičů. Nosiče mohou být v sousedních drážkách válcové osnovy vedeny buď sousměrně, jako např. v zařízeních dle patentů US 4 574 769, US 4 640 259,

US 4 903 682, US 5 201 305, US 5 269 285, W0 89/01395/nebo vzájemně protisměrně dle patentu CZ 283541. Všechny tyto technologie a známá zařízení vyžadují použití dvou kroků řezání ve dvou na sebe kolmých směrech, což je časově náročné. Navíc pak je nutno uvažovat manipulační časy^spojené s přestavováním řezaného materiálu mezi jednotlivými operacemi^a komplikované je rovněž zajištění kvalitního uchycení ingotu před řezem a tyčinek po průchodu drátovými osnovami, které prakticky neumožňuje tímto způsobem řezat tyčinky delší než 50 cm.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry způsob řezání tyčinek z tvrdých materiálů, zejména z ingotů polovodičů, skla a keramiky, pomocí působení volného brusivá a pohybujícího se nekonečného pevného nosiče, vedeného v obvodových drážkách souběžných válců válcové sestavy, tvořené minimálně dvojicí naváděcích válců a dvojicí směrovacích válců, tak, že proti ačlije do každých dvou sousedních řezů řezaného materiálu protisměrně, a jeho podstata spočívá v tom, že nekonečný pevný nosič y5e do řezaného materiálu protlačuje současně přes dvě horizontálně vzájemně mimoběžně uložené osnovy válcových soustav pohybujícího se pevného nosiče, osy jej ichž válců jsou vzájemně pootočeny o úhel tb jehož velikost se pohybuje v rozmezí hodnot

15° < ot < 90°.

Zařízení k řezání tyčinek tímto způsobem je vybavené stolem s příslušenstvím, rámem pro upevnění ingotů, a řídícím a vyhodnocovacím blokem, zahrnujícím drátové hospodářetví a zařízení pro transport a distribuci brusivá, a jeho podstata spočívá v tom, že ve stole jsou upevněny dvě válcové soustavy, tvořené dvěma dvojicemi naváděcích válců a dvěma dvojicemi směrovacích válců a uložené ve dvou horizontálních vzájemně mi«oběžných rovinách tak, že osy válců jedné válcové soustavy jsou proti osám válců druhé válcové soustavy pootočeny o úhel jehož velikost se pohybuje v rozmez í hodnot

15° <_*<. 90°, přičemž válcové soustavy jsou nad sebou souběžně uloženy tak, že roviny obou osnov nekonečného nosiče jsou nad nebo pod osami válců^a nebo jsou zrcadlově uloženy tak, že rovina osnovy nekonečného nosiče jedné z válcových soustav je orientována pod rovinou os válců.

Novým vynálezem se dosahuje vyššího účinku v tom, že I kontinuálním řezáním materiálů ve dvou směrech se značně zkracuje technologický čas řezání, přičemž odpadají ztráty spojené s manipulací při přestavování řezaného materiálu během procesu. Navíc pak je možno směry řezů vést i jiným než vzájemně kolmým směrem, což umožňuje získávání tyčinek jiných než pravoúhlých profilů. Oproti postupnému řezání na deskových nebo pásových pilách se značně snižuje prořez materiálu, zlepšuje se kvalita povrchu výrobků a navíc se téměř odstranilo lámání materiálu při řezání dlouhých tyčinek.

Přehled obrázků na připojených výkresech

Konkrétní příklady provedení vynálezu jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech, kde obr.l představuje ✓

axonometrické schéma základního provedení zařízení se zobrazením hlavních konstrukčních a funkčních prvků, obr.2 alternativní provedení zařízení se zapojením tří řídicích a vyhodnocovacích bloků. Obr.3 je detail uspořádání válcových soustav z obr.l a obr.4 je nárysný pohled na vzájemně kolmé válcové soustavy, v jejichž drátové osnově jsou umístěny čtyři ingoty. Obr.5 a obr.6 pak představují schematický ver tikální řez dvěma možnými vzájemnými uloženími válcových soustav, kde osy válců jedné z nich jsou vždy pootočeny oproti osám válců druhé z nich o stanovený úhel a, s výhodou o 90°. Obr.7 a obr.8 představují v náryse schematické znázornění uložení čtyř ingotů v různě pootočených osnovách nekonečného nos i če.

Příklady provedení technického řešení

Zařízení k řezání ingotů 1 z tvrdých materiálů na tyčinky 21 sestává ze čtyř základních konstrukčních a technologických uzlů, a to dvou válcových soustav, stolu 5 s příslu šenstvím a rámu 2 pro upevnění drátového hospodářetví a zařízení pro transport a stabilizaci brusivá, kde poslední dva uzly tvoří řídící a vyhodnocovací blok 3.

Základ zařízení je tvořen dvěma válcovými soustavami, které jsou upevněny ve stole 5, který zajišťuje mechanickou stabilitu a tuhost válcových soustav. Válcové soustavy jsou tvořeny minimálně dvěma dvojicemi naváděcích válců 6 a dvěma dvojicemi směrovacích válců 7, které jsou uloženy ve dvou horizontálních vzájemně mimoběžných rovinách, kdy osy válců 6, 7 jedné soustavy jsou proti osám válců 6, 7 druhé soustavy pootočeny o stavitelný úhel ct, jehož velikost se pohybuje v rozmez í hodnot

Poloha směrovacích válců 7 je v pevném stole 5 axiálně nastavitelná, přičemž jsou naváděcí válce 6 vzhledem ke směrovacím válcům 7 uloženy tak, že jejich horní povrchová přímka je výše než horní povrchová přímka těchto směrovacích válců 7. Povrch všech válců 6,7 je dokonale broušen a je opatřen soustavou neznázorněných obvodových drážek pro vede ní nekonečného pohybujícího se pevného nosiče 8. s výhodou drátu, vytvářejícího osnovu pro protlačování ingotu X při řezání. Jeden z válců 6, 7 každé válcové soustavy je hnací a je spřažen s neznázorněným pohonným motorem s plynulou regulací otáček, umožňující nastavení rychlosti pohybu nekonečného nosiče 8 v rozmezí hodnot 0 až ♦ 15 m.sec'¹ v obou směrech. Ve válcových soustavách je v obvodových drážkách dvojic naváděcích válců 6 a směrovacích válců 7 pevný nosič 8 navinut tak, že vstupuje do sestavy z horní strany prvního naváděcího válce 6 a je veden přes horní stranu protilehlého směrovacího válce 7 na spodní stranu jemu přilehlého druhého naváděcího válce 6, který obepíná. Následně je pevný nosič 8 veden z horní strany tohoto naváděcího válce 6 přes horní stranu protilehlého směrovacího válce 7 zpět ke vstupnímu naváděcímu válci 6, který obepíná. Několikanásobným navinutím pevného nos i če 8 v obvodových drážkách popsaným způsobem se vytvoří osnova, v níž je pevný nosič 8 veden mezi směrovacími válci 7 do každých dvou sousedních řezů děleného ingotu X protisměrně.

Vlastní konstrukce stolu 5 a jeho příslušenství, způsob upevnění a uchycení ingotu X k rámu 2 či uspořádání prvků řídicího a vyhodnocovacího bloku 3 není pro popisované zařízení podstatná^ a proto není blíže popisována, přičemž systém distribuce řezného roztoku je pevně spojen s válcovými soustavami, tedy se stolem 5.

Před zahájením pracovního procesu zařízení je po celé trase obou válcových soustav navinut pevný nosič 8, seřídí se a nastaví parametry jednotlivých funkčních uzlů řídicího a vyhodnocovacího bloku 3, ingot X se upne k rámu 2 a ustaví se vzájemná poloha obou válcových soustav vzhledem k rovině řezu. Po spuštění pohybu pevného nosiče 8 jedním zvoleným směrem se ingot X plynule protlačuje zvolenou rychlostí posuvu současně přes obě osnovy.vytvořené válcovými soustavami směrovacích válců 7 a naváděcích válců 6, když v místech vstupu pevného nosiče 8 je do řezů pomocí neznázorněných distributorů dodáváno abrazivo. Po rozřezání ingotu X na jednotlivé tyčinky 21 je stůl 5 i rám 2 nastaven do výchozí polohy a celý proces je možno opakovat, přičemž je možno volit směr pohybu pevného nosiče 8 a další parametry řezání, jako je např. rychlost posuvu stolu 5 do řezu, úhel vzájemného pootočení válcových soustav, rychlost pohybu a napětí pevného nosiče 8, množství, teplotu a viskozitu abraziva apod.

Popsané provedení není jediným možným řešením podle vynálezu^ nekonečný pevný nosič 8 nemusí být pro každou válcovou soustavu navinut samostatně a řízen vstupním a výstupní řídicím a vyhodnocovacím blokem 3 ₍ ale může být navinut společně pro obě válcové soustavy, jak je znázorněnno na obr.1. Nekonečný pevný nosič 8 nemusí být na obou válcových soustavách veden v drážkách stejných roztečí, jak je znázorněno na obr.4, ale na každé válcové soustavě může být rozteč drážek různá, čímž je umožněno např. řezání obdélníkových tyčinek 21 . Válcové soustavy dále nemusí být Žjýt vzájemně pootočeny o 90°^ale pod jiným zvoleným úhlem, což umožní řezání tyčinek 21 kosočtvercového či kosodé1níkového průřezu, jak je znázorněno na obr.8. Konečně pak nemusí být válcové soustavy nad sebou uloženy souběžně s rovinami osnovy nekonečného nosiče 8 nad osami válců 6, 7, jak je znázorněno na obr.l až obr.4 a obr.6yale zrcadlově, když jedna z válcových soustav je orientována tak, že rovina osnovy nekonečného nosiče 8 je pod rovinami os válců 6, 7, jak je zobrazeno na obr.5. Konstrukce zařízení pak může být řešena jak s pevným ingotem X a pohyblivými válcovými soustavami, které se pohybují společně se stolem 5 buď shora dolů nebo zdola nahoru, tak pohyblivým ingotem X, který se pohybuje s rámem 2 vertikálně a je protlačován přes stabilně upevněné válcové soustavy.

Průmyslová využitelnost

Způsob řezání tyčinek a z tvrdých materiálů a zařízení k jeho realizaci mohou být využity v různých odvětvích průmyslu, kde je nutno dělit tvrdý materiál, jako např. polovodiče, keramiku nebo sklo, na přesné segmenty se souběžnými protilehlými rovinnými plochami s vysokou kvalitou povrchu.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob řezání tyčinek z tvrdých materiálů, zejména z ingotů polovodičů, skla a keramiky, pomocí působení volného brusivá a pohybujícího se nekonečného pevného nosiče, vedeného v obvodových drážkách souběžných válců válcové sestavy, tvořené minimálně dvojicí naváděcích válců a dvojicí směrovacích válců, tak, žeprotlačuje do každých dvou sousedních řezů řezaného materiálu protisměrně, vyznačující se tím, že nekonečný pevný nosič^e do řezaného materiálu protlačuje sou časně přes dvě horizontálně vzájemně mimoběžně uložené osnovy válcových soustav pohybujícího se pevného nosiče, osy jejichž válců jsou vzájemně pootočeny o úhel C«*). jehož velikost se pohybuje v rozmezí hodnot

   15° ý(c) < 90°.
2. 2. Zařízení k řezání tyčinek způsobemy uvedeným v nároku 1, vybavené stolem s příslušenstvím, rámem pro upevnění ingotů, a řídicím a vyhodnocovacím blokem, zahrnujícím drátové hospodářství a zařízení pro transport a distribuci brusivá, vyznačující se tím, že ve stole (5) jsou upevněny dvě válcové soustavy, tvořené dvěma dvojicemi naváděcích válců (6) a dvěma dvojicemi směrovacích válců (7) a uložené ve dvou horizontálních vzájemně mimoběžných rovinách tak, že osy válců (6, 7) jedné válcové soustavy jsou proti osám válců (6, 7) druhé válcové soustavy pootočeny o úhel (ct), jehož velikost se pohybuje v rozmez í hodnot

   15° < (ct) < 90°.
3. 3. Zařízení k řezání tyčinek podle nároku 2, vyznačující se tím, že válcové soustavy jsou nad sebou souběžně uloženy tak, že roviny obou osnov nekonečného nosiče (8) jsou nad nebo pod osami válců (6, 7).
4. 4. Zařízení k řezání tyčinek podle nároku 2, vyznačující se tím, že válcové soustavy jsou nad sebou zrcadlově uloženy tak, že rovina osnovy nekonečného nosiče (8) jedné z válcových soustav je orientována pod rovinou os válců (6, 7).