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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drahtsägevorrichtung
gemäss
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Rahmen und zumindest einer
Schicht von Drähten,
die zwischen zumindest zwei Drahtführungszylindern aufgespannt
ist, deren Achsen im Wesentlichen parallel sind, und die in ihrer Lage
durch die Drahtführungszylinder
gehalten werden, die den Abstand zwischen den Drähten der Drahtschicht und somit
die Dicke der gesägten Scheiben
definieren, die voneinander durch Sägespalte getrennt sind, wobei
die Drähte
einer Hin- und Her- oder einer kontinuierlichen Bewegung folgend und
an zumindest ein zu sägendes
Werkstück
angedrückt
bewegt werden können,
das über
zumindest einen Halter auf einem Auflagetisch befestigt ist, Mittel
vorgesehen sind, um einer Vorschubrichtung folgend eine relative
Vorschubbewegung zwischen dem zu sägenden Werkstück und der
Drahtschicht zu bewirken, die Sägevorrichtung
Mittel umfasst, um einer zu den Achsen der Drahtführungszylinder
im Wesentlichen parallelen Schneidrichtung folgend eine relative
Querverschiebung zwischen dem Satz der gesägten Scheiben des zu sägenden Werkstücks und
der Drahtschicht zu bewirken, so dass die Drähte der Drahtschicht als Werkzeuge
dienen, um die gesägten
Scheiben abzuschneiden, und die Amplitude dieser relativen Querverschiebung
so festgelegt wird, dass die gesägten
Scheiben losgelöst
und voneinander sowie von ihrem Halter getrennt werden.
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Drahtsägevorrichtungen
des vorgenannten Typs mit einer Verschiebung der Drähte der
Drahtschicht oder des zu sägenden
Werkstücks
sind bereits bekannt, und zwar insbesondere in der Industrie für elektronische
Bauteile aus Ferriten, Quarz und Siliciumdioxiden, zur Gewinnung
dünner
Scheiben aus Materialien wie poly- oder einkristallinem Silicium oder
aus neuen Materialien wie GaAs, InP, GGG oder wiederum Quarz, künstlichem
Saphir und keramischen Werkstoffen. Der hohe Preis dieser Materialien macht
das Drahtsägen
gegenüber
anderen Technologien wie dem Sägen
mit Diamantscheibe attraktiver.
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In
bekannten Vorrichtungen besteht die Sägezone aus einem Satz von mindestens
zwei parallel gelegten Zylindern. In diese als Drahtführungen
bezeichneten Zylinder sind Rillen eingraviert, die den Abstand zwischen
den Drähten
der Schicht und folglich die Dicke der Scheiben definieren. Das
zu sägende
Werkstück
wird auf einem Auflagetisch befestigt, der sich senkrecht zur Drahtschicht
verschiebt. Die Geschwindigkeit der Verschiebung definiert die Schnittgeschwindigkeit.
Die Erneuerung des Drahts sowie die Kontrolle der Drahtspannung
erfolgen in einem als Drahtverwaltungszone bezeichneten Abschnitt
ausserhalb der eigentlichen Sägezone.
Das für
das Zersägen
verantwortliche Mittel ist entweder ein auf dem Draht fixiertes
Schleifmittel oder ein in Gestalt einer Aufschlämmung herangeführtes freies Schleifmittel.
Der Draht wirkt nur als Transportmittel. Beim Zerschneiden des zu
sägenden
Werkstücks
in dünne
Scheiben wird der gespannte Draht durch die Drahtführungszylinder
zugleich geführt
und gezogen.
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Das
japanische Dokument
JP
05 220 731 A , das den am nächsten heranreichenden Stand
der Technik darstellt, offenbart eine Drahtsägevorrichtung des vorgenannten
Typs gemäss
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die Mittel umfasst, um eine relative
Querverschiebung des Satzes der gesägten Scheiben des zu sägenden Werkstücks und
der Drahtschicht in einer zu den Achsen der Drahtführungszylinder
im Wesentlichen parallelen Schneidrichtung zu bewirken, wodurch
die gesägten
Scheiben losgelöst
werden können.
Die Amplitude dieser relativen Querverschiebung wird so festgelegt,
dass die gesägten
Scheiben von ihrem Halter losgelöst und
voneinander getrennt werden können.
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Im
Dokument
EP-A-0 716
910 wird eine Drahtsägevorrichtung
beschrieben, in der ein zu sägender
Siliciumblock während
des Sägens
seitlich von zwei Paaren von Einspannstücken gehalten wird. Die gesägten Scheiben
werden in einer Kassette aufgefangen, die gespannte Drähte aufweist,
die dafür
bestimmt sind, in die Sägespalte
zwischen den Scheiben eingeführt
zu werden, um diese getrennt zu halten.
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Im
Dokument
JP 10 328
999 A wird eine Drahtsäge
beschrieben, die eine Schneidvorrichtung mit einem Schlitten aufweist,
auf dem ein Draht auf vier Rollen montiert und dafür bestimmt
ist, die gesägten
Scheiben von einer Fahne abzuschneiden. Der Schlitten wird in einer
zu den Drahtführungszylindern
parallelen Richtung verschoben und erlaubt es dadurch, die gesägten Scheiben nacheinander
loszulösen.
Die gesägten
Scheiben werden in einer Kassette aufgefangen.
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Die
vorliegende Erfindung hat das Ziel, die bekannten Vorrichtungen
zu verbessern und zu vervollkommnen, und ist zu diesem Zweck durch
die im unabhängigen
Anspruch genannten Merkmale gekennzeichnet.
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Beim
Sägen und
unmittelbar nach dem Sägen
sind die gesägten
Scheiben durch Sägespalte
einer geringen Breite voneinander getrennt. Dank der beanspruchten
Mittel zum Auseinanderspreizen können
die gesägten
Scheiben dann voneinander weggespreizt werden, um breitere Trennspalte
zu erhalten. Daher werden die gesägten Scheiben daran gehindert,
aneinander zu kleben, und können
leichter gewaschen und weiter behandelt werden.
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Einer
günstigen
Ausführungsform
zufolge bestehen die Mittel zum Auseinanderspreizen aus Bändern, die
eine ziehharmonikaartig gefaltete Struktur aufweisen und in der
Lage sind, die durch Drähte
gebildeten Trennelemente zu halten.
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Diese
Merkmale ermöglichen
es, einen zuverlässigen
und genauen Aufbau der Mittel zum Auseinanderspreizen zu erhalten.
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Weitere
Vorteile gehen aus den in den abhängigen Ansprüchen ausgedrückten Merkmalen und
der Beschreibung hervor, die hiernach die Erfindung eingehender
anhand von Zeichnungen darlegt, die schematisch und beispielhaft
eine Ausführungsform
und ihre Varianten darstellen.
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1 ist
eine Vorderansicht der Ausführungsform
der Erfindung.
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2a und 2d sind
seitliche Teilansichten der Ausführungsform
vor und nach dem Abschneiden der Scheiben von ihrer Fahne.
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2b und 2c zeigen
Besonderheiten der 2a während des Abschneidens, 2e stellt diese
Besonderheiten nach dem Abschneiden dar.
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3 ist
eine Detailansicht einer Variante der Ausführungsform.
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4a und 4d sind
seitliche Teilansichten der Ausführungsform
vor und nach dem Abschneiden der Fahne.
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4b und 4c zeigen
Besonderheiten der 4a während des Abschneidens, 4e stellt diese
Besonderheiten nach dem Abschneiden dar.
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5a und 5b veranschaulichen
die Ausführungsform
detaillierter.
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6 ist
eine vordere Teilansicht einer Variante der Ausführungsform.
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7 ist
eine perspektivische Teilansicht einer der Erfindung nicht entsprechenden
Vorrichtung.
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Auf 1 Bezug
nehmend, umfasst die Sägevorrichtung
gemäss
der Ausführungsform
einen Rahmen 10 und Drahtführungszylinder 11, 12,
hier zwei, die mit ihren Achsen 13 parallel angeordnet
auf diesen Rahmen montiert sind, wobei es sich versteht, dass die
Vorrichtung mehr als zwei Drahtführungszylinder
haben könnte.
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Der
Draht 14 wird von einer nicht veranschaulichten Vorratsspule
abgewickelt und dann in jeder möglichen
Weise um die Drahtführungszylinder aufgewickelt,
um zumindest eine Schicht 15 von parallelen Drähten in
einer Sägezone
zu bilden. Der Draht wird dann in einer nicht veranschaulichten, passenden
Vorrichtung wie einer Aufnahmespule oder einem Auffanggefäss wiedergewonnen.
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Ein
zu sägendes
Werkstück 17,
auch zwei oder mehr dieser Stücke
wie Barren aus einem harten Werkstoff werden auf einen Auflagetisch 18 montiert.
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Dieser
Auflagetisch 18 kann dank einer Säule 21 und eines Motors 20 in
einer Vorschubrichtung Z vertikal verschoben werden, um das oder
die zu sägenden
Werkstücke 17 an
die Drahtschicht 15 anzudrücken.
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In
den Umfang der Drahtführungszylinder 11, 12 sind
Rillen eingraviert, die den Abstand zwischen den benachbarten Drähten der
Drahtschicht 15 und folglich die Dicke der gesägten Scheiben
definieren. Diese Scheiben sind durch Sägeschlitze oder -spalte voneinander
getrennt.
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Der
Draht 14 wird von den Drahtführungszylindern gespannt und
zugleich geführt
und gezogen, um sich einer Hin- und Her- oder einer kontinuierlichen
Bewegung folgend zu verschieben. Dieser Draht besteht günstigerweise
aus Federstahl mit einem zwischen 0,1 und 0,2 mm liegenden Durchmesser,
um Blöcke
aus harten Werkstoffen oder von besonderer Zusammensetzung wie Silicium,
Keramik, Verbindungen der Elemente der Gruppen III und V sowie II
und VI, GGG (Gadolinium-Gallium-Granat), Saphir usw. in Scheiben
mit einer Dicke von 0,1 bis ungefähr 5 mm zu sägen. Das
Schleifmittel ist ein Handelserzeugnis und kann Diamant, Siliciumcarbid, Aluminumoxid
usw. in auf dem Draht fixierter Gestalt oder in freier Gestalt als
Aufschlämmung
in einer Flüssigkeit
sein, die als Transportmittel für
die Schleifmittelteilchen dient.
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Wenn
die Arbeitsgänge
des Sägens
und Abschneidens der Scheiben beendet sind, werden die gesägten Scheiben
in einem Aufnahmegefäss 25 wiedergewonnen,
das auf einem mit dem Rahmen 10 fest verbundenen Träger 26 angeordnet
ist.
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Auf 2a bis 2e Bezug
nehmend, werden das oder die zu sägenden Werkstücke 17 durch Kleben
auf einem zeitweiligen Träger 28 befestigt, der
aus Glas oder einem Kunststoff bestehen kann, und dieser zeitweilige
Träger
wird durch Kleben auf einem Montageträger 29 befestigt,
der zum Beispiel aus Stahl besteht. Letzterer wird auf den Auflagetisch 18 montiert,
und zwar mit Führungs- und Gleitelementen 32,
die es gestatten, den Montageträger 29 der
vertikalen Richtung Z folgend auf dem Auflagetisch 1 zu
halten, und die eine relative Translationsbewegung des Auflagetisches 18 und
des Montageträgers 29 parallel
zu den Achsen der Drahtführungszylinder 10, 11 und
senkrecht zu den Drähten
der Drahtschicht 15 einer Richtung Y folgend ermöglichen,
also eine relative Translationsbewegung des oder der zu sägenden Werkstücke und
der Drahtschicht in der Y-Richtung.
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Das
Zersägen
der Werkstücke 17 in
Scheiben 30 erfolgt dank einer Relativbewegung der zu sägenden Werkstücke 17 und
der Drahtschicht 15 in der Vorschubrichtung Z. Diese Sägebewegung
wird solange verfolgt, bis die Drähte der Drahtschicht 15 in den
zeitweiligen Träger 28 eindringen.
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Die
Sägevorrichtung
umfasst Mittel 34, die es ermöglichen, eine relative Querverschiebung
des Satzes der gesägten
Scheiben 30 des zu sägenden Werkstücks 17 und
der Drahtschicht 15 in der Schnittrichtung Y parallel oder
im Wesentlichen parallel zu den Achsen 13 der Drahtführungszylinder
auszuführen.
Die Amplitude dieser relativen Querverschiebung wird so festgelegt,
dass die gesägten
Scheiben 30 voneinander und von ihrem als Fahne dienenden, zeitweiligen
Träger 28 gelöst werden,
um im Aufnahmegefäss 25 wiedergewonnen
zu werden.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
bestehen die Mittel 34, die diese relative Verschiebung ermöglichen,
aus Führungs-
und Gleitelementen 32 in der Y-Richtung.
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2b zeigt
in vergrösserter
Ansicht die relativen Positionen des Auflagetisches 18 und
der Drahtschicht 15 bezüglich
der gesägten
Scheiben 30 und des Montageträgers 29 vor der Phase
des Abschneidens oder Abtrennens der gesägten Scheiben 30.
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In
einer in 2c veranschaulichten Zwischenposition
haben die Drähte 14 der
Drahtschicht 15, die als Werkzeug zum Abschneiden dienen,
die Scheiben 30 auf der Höhe des zeitweiligen Trägers 28 teilweise
abgetrennt, der bezüglich
der Drahtschicht 15 und des Auflagetisches 18 mit
dem Montageträger 29 nach
rechts verschoben worden ist.
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2d und 2e zeigen
die abschliessende Position nach dem vollständigen Abschneiden bzw. Abtrennen
der gesägten
Scheiben 30, die im Aufnahmegefäss 25 ruhen und daher
leicht aus der Sägevorrichtung
in dieses Aufnahmegefäss 25 herausgezogen
werden können.
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Die
relative Querverschiebung in der Y-Richtung kann auch in anderer
Weise erfolgen, zum Beispiel durch Querverschiebung eines Teiles
oder des ganzen Aufbaus des Auflagetisches 18 oder auch durch
seitliche Verschiebung der Drahtschicht 15 bezüglich der
gesägten
Scheiben 30.
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Das
Abschneiden der gesägten
Scheiben in der Y-Richtung kann auf einer anderen Höhe realisiert
werden, nämlich
entweder im zeitweiligen Träger 28 oder
im Kleber zwischen diesem zeitweiligen Träger 28 und dem zu
sägenden
Werkstück 17 oder auch
im oberen Ende des zu sägenden
Werkstücks 17.
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Einer
in 3 veranschaulichten Variante zufolge kann die
relative Querverschiebung in der Schneidrichtung Y mittels eines
senkrechten, mit dem Montageträger 29 fest
verbundenen Teils 35 und einer das senkrechte Teil 35 in
einer Gewindebohrung durchquerenden Schnecke 36, die sich
auf den Auflagetisch 18 stützt, realisiert werden.
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Durch
Drehung der Schnecke 36, entweder manuell oder motorisiert
mit einem nicht veranschaulichten Motor, können der Montageträger 29 und
das zu sägende
Werkstück 17 in
der Y-Richtung nach rechts in 3 verschoben werden,
und die Drähte der
Drahtschicht 15, die als Werkzeuge zum Abschneiden dienen,
trennen die gesägten
Scheiben 30 auf der Höhe
des zeitweiligen Trägers 28 ab,
um sie vollständig
voneinander zu trennen.
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Diese
Querverschiebung kann auch mit allen Arten von mechanischen, elektrischen,
hydraulischen oder pneumatischen Antriebsorganen realisiert werden.
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Wie
in den 4a bis 4e veranschaulicht,
umfasst die Sägevorrichtung
Haltemittel 40, die es ermöglichen, die teilweise oder
ganz gesägten Scheiben 30 im
Wesentlichen parallel zueinander und so zu halten, dass die Breite
der Sägespalte 31 zwischen
den Scheiben 30 während
des Sägens
der Scheiben sowie während
und nach dem nachfolgenden, quer erfolgenden Abschneiden oder Abtrennen der
Scheiben 30 von ihrem Montageträger 29 im Wesentlichen
konstant erhalten bleibt.
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Im
Falle der 4a bis 4c sind
diese Haltemittel 40 auf den Rahmen 10 der Sägevorrichtung 10 montiert
und umfassen ein Gefäss 41,
dessen Boden und/oder Wände
durchbrochen oder mit einem Ablauf versehen sein können, so
dass die Sägeflüssigkeit
und das Schleifmittel aus dem Gefäss abgezogen werden können. Dieses
Gefäss
wird von Befestigungselementen 42 am Rahmen 10 gehalten und
ist mit Trennelementen 43 ausgestattet, die dafür bestimmt
sind, in die Sägespalte 31 zwischen
den gesägten
Scheiben 30 eingeführt
zu werden, um deren Abstände
genau zu halten.
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Die
Trennelemente 43 bestehen in dieser Ausführungsform
aus einer Serie von Drähten 44,
die auf Rahmen 45 aufgespannt sind. Die dargestellte Ausführungsform
besitzt zwei übrereinander
gestellte Rahmen 45, aber jede andere Anzahl von Rahmen von
1 bis 5 kann in das Gefäss 41 montiert
werden.
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Somit
kann das Sägen
bis zum zeitweiligen Träger 28 (4a)
ausgeführt
werden, während
die gesägten
Scheiben 30 mit einem regelmässigen Abstand voneinander
gehalten werden, was eine hohe Qualität des Erzeugnisses ohne Welligkeit,
Streifen und Unregelmässigkeiten
gewährleistet.
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Ausserdem
sind die gesägten
Scheiben bereits voneinander getrennt, was nachfolgende Behandlungen
und Verpackung erleichtert.
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Beim
nachfolgenden Abschneiden oder Abtrennen (4b, 4c)
werden der Montageträger 29,
die gesägten
Scheiben 30 und die Rahmen 45 mit ihren Trenndrähten 44 in
der Y-Richtung quer verschoben, Die Rahmen 45 stellen somit
gegenüber dem
Gefäss 41 einen
Freiheitsgrad dar und können bezüglich dieses
Gefässes
seitlich verschoben werden, wie dies aus 4b, 4c und 4e ersichtlich
ist.
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Am
Ende des Abschneidens oder Abtrennens (4d und 4e)
werden die gesägten Scheiben 30 im
Gefäss 41 voneinander
getrennt gehalten, wobei das Gefäss
somit als eine Transportkassette dient, das eine leichte Entnahme
des Satzes der gesägten
Scheiben 30 ermöglicht,
ohne dass es nötig
wäre, die
Drähte
der Drahtschicht 15 aus den Sägespalten 31 herauszuziehen.
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Wie
in den 5a und 5b veranschaulicht,
werden die Trennelemente 43 in Gestalt von Trenndrähten 44 von
Bändern 75 gehalten,
die eine akkordeonartig gefaltete Struktur aufweisen. In der in 5a veranschaulichten
Position sind die gesägten Scheiben 30 durch
Sägespalte 31 einer
geringen Breite voneinander getrennt. Nach beendetem Sägen können die
gesägten
Scheiben dank der akkordeonartig gefalteten Struktur der Bänder 75 (5b) voneinander
gespreizt werden, um viel breitere Trennspalte 31a zu erhalten.
So können
die gesägten
Scheiben nicht mehr aneinander kleben und leicht gewaschen und behandelt
werden. Ebenso können
sie leicht in genormte Aufbewahrungskassetten überführt werden. Die Sägevorrichtung
umfasst daher Mittel 74 zum Auseinanderspreizen der Trennelemente 43,
die ein Auseinanderspreizen der gesägten Scheiben ermöglichen.
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Einer
in 6 veranschaulichten, günstigen Variante zufolge können zwei
Schubfächer 51, 52 gleitend
in einem am Rahmen 10 befestigten Gefäss 50 untergebracht
werden.
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Jedes
der Schubfächer
enthält
Haltemittel 40 für
die Scheiben des einen oder anderen zu sägenden Werkstücks.
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Der
Boden und die Seitenwände
dieser Schubfächer 51, 52 können für den Ablauf
der Sägeflüssigkeit
durchbrochen sein. Diese Flüssigkeit
kann im Gefäss 50 zurückgehalten
und durch einen Ablauf 54 mit einem Ventil 55 abgelassen
werden.
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Die
Haltemittel 40 umfassen auch Trennelemente 43,
die dafür
bestimmt sind, in die Sägespalte eingeführt zu werden.
Diese Trennelemente 43 können aus waagerechten, schrägen und/oder
diagonalen, auf einem, zwei oder mehreren Rahmen 56 aufgespannten
Drähten
bestehen. Die schrägen
Drähte 44a können so
auch zwei sich kreuzende Drahtschichten bilden.
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Die
Trennelemente können
auch aus senkrechten Wänden
oder aus an den Seitenwänden
der Schubfächer
befestigten Bändern
bestehen. Nach dem Sägen
und Abtrennen können
die Schubfächer 51 mit
den aus jedem der Barren gesägten
Scheiben in der Art von Kassetten von der Sägevorrichtung abgenommen werden.
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Eine
der Erfindung nicht entsprechende Ausführungsform der Haltemittel 40,
die in 7 veranschaulicht ist, umfasst einen U-förmigen Rahmen 60. Die
Längsarme 61 dieses
Rahmens sind dafür
bestimmt, vermittels elastischer Teile 62 seitlich an die gesägten Scheiben 30 des
zu sägenden
Werkstücks 17 angedrückt zu werden.
Die Andruck- und Haltekraft kann durch eine pneumatische Vorrichtung 63 erhalten
werden, die einen Eingangskanal 64 und innere Kanäle aufweist,
die ein Aufblasen der elastischen Teile 62 gestatten. Die
Andruckkraft kann auch durch andere Mittel wie ein mechanisches
Zusammenklemmen der Längsarme 61 durch
einen mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb gewonnen
werden.
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Dieser
Rahmen 60 kann während
des Sägens
an Ort und Stelle gebracht werden, um die gesägten Scheiben parallel zu halten.
Beim abschliessenden Abschneiden oder Abtrennen der gesägten Scheiben
werden die Scheiben 30 durch Einspannen gehalten und können dank
des Griffs 68 rasch von der Sägevorrichtung genommen werden.
Auch zwei oder mehr Rahmen 60 können verwendet werden, die übereinander
gestellt und dem Fortgang des Sägens
entsprechend eingesetzt werden.
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Es
versteht sich, dass die oben beschriebenen, der Erfindung entsprechenden
Ausführungsformen
keinerlei einschränkenden
Charakter besitzen und in dem durch Anspruch 1 definierten Rahmen alle
wünschenswerten
Abwandlungen erfahren können.
Insbesondere können
ein, zwei oder mehr Auflagetische 18 ein oder mehr als
ein zu sägendes Werkstück 17 tragen.
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Die
relative Querverschiebung kann auf andere Art und Weise realisiert
werden, zum Beispiel durch Verschiebung der Gesamtheit der aufgehängten Elemente
oder durch Verschiebung der Drahtschicht.
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Das
Aufnahmegefäss
für die
Scheiben und die Trennelemente der Scheiben können einen ganz anderen Aufbau
aufweisen, zum Beispiel in Gestalt von Kassetten, von denen jede
dafür eingerichtet
ist, die Scheiben eines gesägten
Werkstücks
aufzunehmen.