DE2757132A1

DE2757132A1 - Verfahren zur erhoehung der schnittleistung von gattersaegen und gattersaege zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2757132A1
Application number: DE19772757132
Authority: DE
Inventors: Alfred Stauffer
Original assignee: Machinenfabrik Meyer and Burger AG
Current assignee: Machinenfabrik Meyer and Burger AG
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1977-12-21
Publication date: 1978-06-29
Also published as: CH614151A5; JPS53124392A; US4188936A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Schnittleistung einer Gattersäge mit in einem Spannrahmen gehaltenen Schneidblättern. Solche Gattersägen dienen beispielsweise dem Zersägen von Quarz- oder Halbleiterkristallen in feine Plättchen zur Herstellung von Schwingquarzen, bzw. Halbleiterelementen. Das Schneiden erfolgt hierbei mittels eines Schneidmittels, das feine harte Partikel enthält.

Bekannte Gattersägen der obenerwähnten Art arbeiten mit einem verhältnismäßig großen Hub von beispielsweise 80 bis 200 mm des Spannrahmens, bzw. der Sägeblätter und mit einer relativ geringen Hubzahl, bzw. Frequenz. Die höchsten bekannten Antriebsfrequenzen liegen bei 2 Hz.

Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, die Schnittleistung solcher Gattersägen zu erhöhen. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Spannrahmen mit einer über 2 Hz liegenden Frequenz in hin- und hergehende Bewegung versetzt wird. Vorzugsweise werden Frequenzen von 3 Hz bis zu 50 Hz oder höher gewählt. Es hat sich die überraschende Tatsache gezeigt, daß die erfindungsgemäße Maßnahme Schnittleistungen bis zu einem Mehrfachen der Schnittleistungen bis zu erzielen gestattet. Üblicherweise wird nur die Antriebsfrequenz erhöht sondern auch der Hub des Spannrahmens, bzw. der Schneidblätter verringert. Das erlaubt einmal die Länge der Schneidblätter zu verkürzen und dadurch den Auflagedruck derselben auf dem Werkstück ohne Gefahr einer unzulässigen Verformung zu erhöhen und damit die SchnittIeistung zusätzlich zu erhöhen. Zum andern können sich bei kleinen Hüben und hohen Frequenzen auch besonders einfache Antriebssysterne ergeben, insbesondere elektromagnetische Antriebe die mit 50 oder 100 Hz arbeiten und direkt vom Netz gespeist werden können.

Die erfindungsgemäße Gattersäge zur Durchführung des obenerwähnten Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen mit einer Frequenz von über 2 Hz arbeitenden Antrieb für den Spannrahmen.

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Im folgenden werden einige Ausftihrungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Gattersäge und entsprechende Betriebsmöglichkeiten erläutert.

Fig. 1-6 zeigen Gattersägen mit verschiedenen für den erfindungsgemäßen Betrieb geeigneten Antriebssystemen und

Fig. 7 ist ein Diagramm zur Darstellung der erfindungsgemäß erzielbaren Schnittleistungen.

Die Gattersäge gemäß Fig. 1 weist ein Gestell 10 auf, in welchem der Spannrahmen 12 mit den nicht einzeln dargestellten Sägeblättern 14 mittels eines Halters 16 gehalten ist. Der Halter 16 ist längs Führungsstangen 18 beweglich geführt, die mittels Trägern 20 am Gestell befestigt sind. Soweit entspricht der Aufbau bekannten Gattersägen .

Der Antrieb des Halters 16 erfolgt über eine Kupplung 22 mittels eines doppeltwirkenden hydraulischen Zylinders 24. Diesem Zylinder kann durch ein Umsteuerventil 30 über Leitungen 26 und 28 abwechslungsweise auf entgegengesetzten Seiten Druckmittel von einer Pumpe 32 zugeführt werden.

Der Halter 16 weist einen Fortsatz 34 auf, der in eine Spule 36 greift. Diese Spule dient der Messung des Hubs des Halters 16 bzw. des Spannrahmens 12 und der Sägeblätter 14 und wirkt über einen Verstärker 38 auf einen Servoverstärker 40. Der Verstärker 38 ist auch mit einem Oszilloskop oder Oszillographen 42 verbunden, und ein Geber 44 kann zur Einstellung des Servoverstärkors 40 dienen.

Mit dieser Art von Antrieb können Arbeitsfrequenzen von bis zu 100 Hz erzeugt werden. Die Frequenz kann mittels der Geräte 34-44 nach Wunsch eingestellt werden. Außerdem kann der Hub praktisch stufenlos eingestellt werden durch Reglung der dem Zylinder 24 zugeführten Flüssigkeitsmenge. Die Bewegung des Spannrahmens 12 kann mittels des Oszilloskops oder Oszillographen 4 2 überwacht und es können entsprechende Korrekturen der Parameter vorgenommen werden. Der Schnitt-

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druck kann hoch gewählt werden und es lassen sich hohe Schnittleistungen erzielen. Befürchtungen, wonach bei kleinen Hüben und hoher Frequenz die Zufuhr von Schleifmittel nicht mehr gewährleistet und daher die Schnittleistung mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit eher abnehmen könnte, erweisen sich als unbegründet. Der Hub kann z.B. bis zu 75 mm, vorzugsweise 10-50 mm betragen. Die mittlere Schnittgeschwindigkeit soll über 30 m/min, liegen.

In den Fig. 2 bis 6 sind entsprechende Teile gleich bezeichnet wie in Fig. 1 und die an sich bekannten Teile der Gattersäge sind überhaupt nicht mehr bezeichnet. Der Antrieb nach Fig. 2 weist einen Durchflußregler 46 auf, mittels welchem der Hub des hydraulischen Antriebs eingestellt werden kann. Anstelle des Umsteuerventils 30 ist ein Flüssigkeits-Impulsgenerator 48 vorgesehen, der durch einen Motor 50 angetrieben wird. Zur Wahl der Frequenz kann die Motordrehzahl eingestellt werden.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung mit einem elektromagnetischen oder elektrodynamischen Antrieb 52, der von einem Leistungsverstärker 54 gespeist wird. Der Verstärker 54 wird seinerseits gesteuert durch einen Generator 56 und einen Messverstärker 58. Bei einem kleinen Hub von einigen Zentimetern, beispielsweise fünf Zentimetern, kann die Frequenz 50 bis 100 Hz betragen. Ein elektromagnetischer Antrieb mit Weicheisenanker, beispielsweise mit Tuchanker, kann auch direkt vom Wechselstromnetz gespeist werden und zeichnet sich daher durch besondere Einfachheit aus. Dieser Antrieb eignet sich besonders für kleinere Maschinen mit'leichtem Spannrahmen.

Fig. 4 zeigt einen Antrieb mit einem hin- und hergehenden Linearmotor 60. Auch dieser, direkt durch das Netz zu speisende Antrieb ist sehr einfach.

Fig. 5 zeigt einen Kurbelwellenantrieb 64, 66. Es ist ein Paar von Schwungrädern 68 vorgesehen, die mit gleicher Drehzahl angetrieben werden wie die Kurbelwelle und die dem Ausgleich der Massenkräfte dienen.

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Fig. 6 zeigt eine Zwillingsmaschine mit zwei Exzenterantrieben 70, die um 180° gegeneinander versetzt sind. Damit wird ein Massenausgleich erzielt.

Es ist auch möglich, eine schnelle oszillierende Bewegung einer langsamen Bewegung, wie sie beispielsweise durch einen herkömmlichen Antrieb erzeugt wird, zu überlagern. Es wird damit erreicht, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen den Schneidblättern und dem Werkstück bei geringer Amplitude der oszillierenden Bewegung sehr hoch ist, und daß die Schneidblätter auf ihrer ganzen Länge gleichmäßig beansprucht und abgenutzt werden. Die langsame Bewegung kann dabei eine gleichfömige Bewegung in einer Richtung oder aber vorzugsweise eine langsame, gleichförmige Hin- und Herbewegung sein, die vorzugsweise dem Werkstückträger erteilt wird. Es kann aber auch ein Antrieb, z.B. ein hydraulischer Zylinder, Linearmotor oder dergleichen langsam bewegt werden. Bei allen Ausführangsformen ist der Werkstückträger in an sich bekannter Weise vertikal zustellbar.

Fig. 7 zeigt den Zusammenhang zwischen der mittleren Schnittgeschwindigkeit der Sägeblätter in m/min und der Schnittleistung in cm /min. Bei den Versuchen wurde Silizium geschnitten und die verschiedenen Schneidmittel, nämlich Borkarbide und Siliziumkarbid sind angegeben.

Wie das Diagramm zeigt, erreicht eine bekannte Gattersäge bei einer mittleren Schnittgeschwindigkeit von 30m/min eine Schnittleistung von etwa 0,1 cm /min. Erfindungsgemäß wird nun mit höheren mittleren Schnittgeschwindigkeiten bis zu 120 m/mir gearbeitet. Die vierfache Schnittgeschwindigkeit bringt bei den allermeisten Versuchsanordnungen Schnittleistungen, die wesentlich mehr als das vierfache erreichen. Die Schnittleistung kann daher bei Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit in überraschender Weise überproportional zunehmen.

Bei allen Ausführungsformen ist es wichtig, die bewegte Masse des Spannrahmens und der Sägeblätter und damit die Massenkräfte möglichst gering zu halten. Anderseits kann und sollmit einem möglichst hohen Schnittdruck gearbeitet werden. Beide Ziele werden er-

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reicht durch die Wahl relativ kurzer Schneidblätter. Um aber auf den leichten Spannrahmen einen hohen Querdruck ausüben zu können, ist es auch wichtig, den Spannrahmen bzw. dessen Träger quer zu seiner Bewegungsrichtung starr zu führen, z.B. auf den dargestellten Führungsstangen 18.

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Claims

Η·π» 1, βΟΟΟ MDnctiM 40. " rapWng. Κ- H. Oahr £ί£ί" D!pi.-Ph>s. Eduaid Betiler *«*«*«« a·»« 51014 Dipl.-lng. W. Herrmann-Trenlepohl * *13 Telegrammamchrllt: Telegrammanschrift: BahrpatenteHeme PATENTANWÄLTE Babetzpet München Telex 01 22t «S3 Tel·« 5 215 360 Γ* "1 . Bankkonten: Bayerische Verelflsbank München «62287 i-i λ ~l *+ Dresdner Bank AQ Herne 7-520499 2757132 Postscheckkonto Dortmund 55868-4*7 21. Dezember 1977 Rel: MO 6168/CW tn der Antwort bitte angeben Zuschritt bitte nach: München Maschinenfabrik Meyer & Burger AG, Steffisburg (Schweiz) Verfahren zur Erhöhung der Schnittleistung von Gattersägen und Gattersäge zur Durchführung dieses Verfahrens. Patentansprüche

1. Verfahren zur Erhöhung der Schnittleistung einer mit Schleifmittel arbeitenden Gattersäge mit in einem Spannrahmen gehaltenen Schneidblättern, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannrahmen mit einer über 2 Hz liegenden Frequenz in hin- und hergehende Bewegung versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schnittgeschwindigkeit über 30 m/min, liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit geringem Hub in der Größenordnung von einigen Zentimetern, z.B. bis 7,5 Zentimeter, gearbeitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Frequenzen von 3 bis 100 Hz gearbeitet wird.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oszillierende Bewegung höherer Frequenz und geringerer Amplitude einer Bewegung geringerer Frequenz und größerer Amplitude überlagert wird.

6. Gattersäge zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 -5, gekennzeichnet durch einen mit einer Frequenz von über 2 Hz arbeitenden Antrieb für den Spannrahmen.

7. Gattersäge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulischer Antrieb mit einem doppelwirkenden Zylinder und einem durch einen elektrischen Taktgeber steuerbaren Umsteuerventil vorgesehen ist.

8. Gattersäge nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Weggeber zur Ermittlung und Anzeige des Hubs des Antriebs, bzw. des Spannrahmens vorgesehen ist.

9. Gattersäge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Weggeber auf ein Stromregelventil zur Regelung des Hubes des Spannrahmens wirkt.

10. Gattersäge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetischer oder elektrodynamischer Antrieb vorgesehen ist.

11. Gattersäge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb mit Linearmotor oder mit einem mit begrenzter Amplitude drehendem Elektromotor vorgesehen ist.

12. Gattersäge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pleuelantrieb mit Massenausgleich vorgesehen ist.

13. Gattersäge nach einem der Ansprüche 6-12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwillingsmaschine mit gegenläufig bewegten Spannrahmen vorgesehen ist.

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