DE2739257A1 - Vorrichtung und verfahren zum abtragenden bearbeiten von werkstuecken - Google Patents

Description

Vorrichtung und Verfahren zum abtragenden Bearbeiten

von Werkstücken

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum abtragenden Bearbeiten von Werkstücken vermittels eines über das Werkstück oszillierend bewegten Vielfachwerkzeuges.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise Gattersägen oder Läpptrennmaschinen, wie sie für das Zerteilen von oxidischen Stoffen, wie Saphir oder Rubin, bzw. Halbleitermaterialien, wie Silicium oder Germanium, eingesetzt werden und bei welchen ein Paket durch Abstandshalter von einander getrennter, paralleler, glatter Stahlklingen unter Mitnahme eines Schleifmittels, wie beispielsweise in einem Kühlmittel aufgeschlämmtes Diamantpulver, in einer oszillierenden Bewegung über das zu zerteilende Werkstück geführt wird. Beschrieben ist eine solche Gattersäge beispielsweise in der DT-PS 20 39 699·

Der Vorteil dieser Sägen bzw. Läpptrennmaschinen liegt in der gleichmäßigen Oberflächenzerstörung der Schnittfläche des zerteilten Werkstückes, die sich durch Abätzen einer dünnen Oberflächenschicht wieder beheben läßt, sowie in der Tatsache, daß praktisch alle Scheiben "bow-frei" sind, also gleichmäßig flach und ohne Durchbiegung. Nachteilig wirkt sich bei diesen herkömmlichen Maschinen allerdings die Tatsache aus, daß der für das Zerteilen erforderliche Bewegungsablauf durch zwangsbewegte Werkzeugschlitten erfolgt. Bei größeren Massen, also bei großen Gattern mit zahlreichen Klingen und hohen Relativgeschwindigkeiten treten dabei beim Beschleunigen und Abbremsen enorme Triebwerkskräfte auf, die der maximalen. Größe derartiger Gatter und ihrem: Gewicht eine scharfe Grenze setzen, außerdem arbeiten derartige Maschinen außerordentlich energieintensiv.

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Im Hinblick auf eine Rationalisierung des Sägens elektronischer Grundmaterialien sollten aber Gatter zum Einsatz kommen, die es ermöglichen, Halbleiterstäbe von beispielsweise 1 m Länge gleichzeitig in einem Schritt in etwa 1.000 oder mehr Scheibchen zu zerteilen.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, derartige Maschinen zum abtragenden Bearbeiten solcher Werkstücke zu bauen, die mit großen Gattern und entsprechend großen Klingenpaketen bestückt werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine entsprechende Vorrichtung, bei welcher die zu bewegenden Massen Teil eines schwingungsfähigen Systeme sind. Besonders vorteilhaft ist es dabei, im Betrieb diese .' Vorrichtung die Schwingung der zu bewegenden Massen im Resonanzgebiet erfolgen zu lassen.

Anhand der Abbildung, die eine erfindungsgemäße Gattersäge bzw. Läpptrennmaschine in der Aufsicht schematisch darstellt, wird die Erfindung näher erläutert.

In einer Läpptrennmaschine 1 sind zwei Werkzeugschlitten bzw. Gatter 2, in welchen die für das abtragende Bearbeiten der beiden Werkstück· 3 erforderlichen Klingenpakete 4 aufgespannt sind, symmetrisch gegenüber dem Antrieb in geeigneten Führungen gelagert. Die Führung der Gatter wird in bekannter Weise, beispielsweise durch Kugel-, Prismen-, Rollen- oder Luftlager, gewährleistet. Die Erregung der Gatter 2 erfolgt durch einen mittelbaren Antrieb, beispielsweise •inen Elektromotor mit Schwungrad über die Kurbelwelle 5 auf zwischen den zu bewegenden Massen 2 vorgeschaltete federnde Glieder •inwirkende Druckstangen 7· Als federnde Glieder 6 werden dabei beispielsweise Koppelfedern aus Federstahl eingesetzt. Anstelle •ines Motors mit Schwungrad kommen für den mittelbaren Antrieb auch übliche elektromagnetische, pneumatische oder auch hydraulisch· Pulsatorantriebe in Frage.

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Vorteilhaft ist es, durch beispielsweise geeignete Schwingen 8 eine synchrone Bewegung der beiden Gatter 2 zu erreichen. Über die Kopplungsfedern 6 werden die Gatter 2 nach außen unter abtragender Einwirkung der Klingen 4 auf die Werkstücke 3 bewegt und durch äußere elastische Speicherfedern 9 mit nichtlinearer Charakteristik abgebremst, wobei die Beschleunigungsenergie zum größten Teil in diesen Speicherfedern 9 bei der Kompression aufgenommen und beim nachfolgenden Entspannen wieder zur Beschleunigung der Gatter 2 in entgegengesetzter Richtung freigesetzt wird. Die Gatter 2 werden am anderen Ende durch entsprechende elastische Speicherfedern 10 wieder abgebremst und nachfolgend in entgegengesetzter Richtung beschleunigt. Dieses Abbremsen und Viederbeschleunigen wird außerdem noch durch weitere Federn 11 und 12, über welche die Gatter an allen vier Ecken mit dem Maschinenrahmen verbunden sind, gefördert. Bei freischwingenden Systemen können diese zusätzlichen Federn aber auch entfallen*

Als elastische Speicherfedern 9 bzw. 10 eignen sich.Federn mit progressiver Kennlinie. Als günstige Ausführungsformen solcher elastischer Speicherfedern 9 bzw. 10 werden daher günstig Gummipuffer oder Kegelfedern eingesetzt. Durch die progressive Federcharakteristik des Federsystems kann ein breiter Resonanzbereich erreicht werden, so daß die Schwingungsausschläge weitgehend unabhängig von den Betriebsbedingungen sind.

Die elastischen Speicherfedern 9 bzw. 10 werden bevorzugt auf Gewindehalterungen 13 bzw. l4 aufgesetzt, so daß sie über am Fußpunkt dieser Gewindehalterungen befindliche Zahnräder 15 bzw. l6 über die Ketten 17 bzw. 18 mit dem Kettenantrieb 19 zur Hubverkürzung herausgeschraubt werden können. Diese HubverkUrxung wird bei Läpptrennmaschinen aufgrund der Tatsache erforderlich, daß das Läpptrennmittel, welches mit den glatten, unbeschichteten Klingen _c durch den Sägespalt geführt wird, nicht nur zu einem Abtrag auf dem Werkstück, sondern auch auf der Klinge führt. Hierdurch entstehen mit der Zeit Kanten in den Umkehrpunkten der Klinge, die zu einem Materialausbruch in den bearbeiteten Werkstück führen können, weshalb der Hub und damit die freie wirksame Klingenlänge

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von Zeit zu Zeit verkürzt werden muß. Bei herkömmlichen Läpptrennmaschinen mit unmittelbarer Kraftübertragung vom Antrieb über die Kurbelwelle auf den Werkzeugschlitten ist diese Hubverkürzung umständlich nach Abstellen der Maschine vorzunehmen, während gemäß dem erfindungsgemäßen Prinzip diese Hubverstellung durch einfache Abstandsänderung der an den Hubenden wirksamen Speicherfedern 9 bzw. IO im Betrieb erfolgen kann. Die Hubverkürzung läßt sich dabei ganz allgemein .durch Dämpfungsglieder, also durch Verstimmen des schwingenden Systems erreichen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber herkömmlichen Maschinen zur abtragenden Bearbeitung von Werkstücken mittels eines Vielfachwerkzeuges liegt darin, daß aufgrund des mittelbaren Antriebs die Kraft nicht mehr direkt auf die Gatter einwirkt, sondern lediglich auf die mit den Gattern, also mit den bewegten Massen, verbundenen Kopplungsfedern. Die Beschleunigungsenergie wird an den Umkehrpunkten nicht mehr vernichtet, sondern in Federn gespeichert und wieder zurückgewonnen. Der Antrieb kann dabei entsprechend leichter ausgeführt wer .'en. Durch das Trennen der Beschleunigung und Verzögerung vom Antrieb werden diese Kräfte von den Lagern genommen, wodurch die Standzeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber herkömmlichen Läpptrennmaschinen •rheblich gesteigert wird. Gemäß der Erfindung können nunmehr Läpptrennmaschinen auch mit großen Gattern mit entsprechend großen bewegten Massen bestückt und mit hohen Geschwindigkeiten betrieben werden. ^: ■· ->" ' ^;-- -· · ·■ ;->"ro· > vo.r 1 ;-■=■-;; ... *-. - ..:"...-·

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L e e r s e i t e

Claims (2)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum abtragenden Bearbeiten von Werkstücken vermittels eines über das Werkstück oszillierend bewegten Vielfachwerkzeuges, dadurch gekennzeichnet daß die zu bewegenden Massen Teil eines schwingungsfähigen Systeme sind.

2. Verfahren zum abtragenden Bearbeiten von Werkstücken vermittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwingung der zu bewegenden Massen im Resonanzgebiet erfolgt.

909812/0027 ORIGINAL INSPECTED