EP0043136B1

EP0043136B1 - Segmentierte Trennscheibe

Info

Publication number: EP0043136B1
Application number: EP81105044A
Authority: EP
Inventors: Klemens Mühlbauer; Dieter Dr. Dipl.-Chem. Regler
Original assignee: Heliotronic Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft fur Solarzellen-Grundstoffe Mbh
Current assignee: Heliotronic Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft fur Solarzellen-Grundstoffe Mbh
Priority date: 1980-07-01
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1983-11-30
Also published as: DE3161548D1; JPS613631B2; EP0043136A1; DE3024850A1; ES267746U; JPS5715675A; ATE5464T1; ES267746Y

Description

Die Erfindung betrifft kreisförmige, segmentierte Trennscheiben mit über die gesamte Segmenthöhe konstantem Abstand benachbarter Segmente und schlitzartig zur Kernaußenseite führenden Entspannungsbohrungen.
Zum maßhaltigen Trennen harter und spröder Materialien werden, zur Vermeidung von Kühlproblemen, zumindest für großflächige Maßschnitte nicht Vollkranzsägen, sondern segmentierte Trennscheiben eingesetzt. Derartige Trennscheiben werden beispielsweise auf dem Gebiet der Steinbearbeitung verwendet.
Es ist weiterhin bekannt, segmentierte Trennscheiben mit, vom Kernrand in das Kerninnere führenden Schlitzen, Bohrungen und dergleichen zu versehen, deren Funktion im wesentlichen darin besteht, die beim Auflöten der Segmente auf den Kern örtlich auftretenden Wärmebelastungen auszugleichen und Materialdeformationen zu verhindern. Solche Entspannungsbohrungen sind bei den bekannten Segmenttrennscheiben jeweils zwischen zwei benachbarten Segmenten angebracht. Die beiden seitlichen, nicht gekrümmten Begrenzungen innerhalb eines Segments sind bei den bekannten Trennscheiben entweder parallel (vgl. hierzu Fig. 2) oder so angeordnet, daß der Abstand benachbarter Segmente über die gesamte Segmenthöhe konstant ist (vgl. US-A-3 069 816).
Nachteiligerweise treten beim Sägevorgang mit üblichen segmentierten Trennscheiben beträchtliche Seitenschwingungen der Segmente auf, die die Maßhaltigkeit des Werkstückes beeinträchtigen. Es ist weiterhin hinlänglich das Problem bekannt, daß es beim Trennen spröder Materialien mit segmentierten Trennscheiben gewöhnlich zu Materialzerstörungen, wie Ausbrüchen, Mikrorissen, die im ungünstigsten Fall bis ins Innere des Werkstückes reichen, und dergleichen mehr, kommt.
Bei der Bearbeitung wertvoller Materialien, im besonderen jedoch auf dem Gebiet der Siliciumsolarzellen-Herstellung sind die oben beschriebenen Nachteile nicht mehr tragbar. Vielmehr müssen an die Leistungsfähigkeit der Trennscheiben in bezug auf erzielbare Maßhaltigkeit des Schnitts und Vermeidung der oben beschriebenen Materialzerstörungen Forderungen gestellt werden, die von Trennscheiben bekannter Spezifikation nicht erfüllt werden.
Aufgabe der Erfindung war es nun, Trennscheiben zu entwickeln, die das maßhaltige Trennen harter und spröder Materialien, insbesondere elementaren Siliciums, auch bei großflächigen Maßschnitten gestatten, ohne die oben beschriebenen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch kreisförmige, segmentierte Trennscheiben mit über die gesamte Segmenthöhe konstantem Abstand benachbarter Segmente und schlitzartig zur Kernaußenseite führenden Entspannungsbohrungen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß jede schlitzartige zur Kernaußenseite führende Entspannungsbohrung innerhalb eines Segments liegt.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert:

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Form der Segmente 1, sowie ihre Anordnung auf dem Trennscheibenkern 2. Figur 2 zeigt zum Vergleich die Segmentform- und Anordnung von Standardmodellen: Während sich bei Standardmodellen der Abstand 3 benachbarter Segmente 4 in Richtung Schneidbrust vergrößert, sind die erfindungsgemäßen Segmente 1 so geformt, daß ihr Abstand 5 über die gesamte Segmenthöhe konstant ist.

In Figur 3 ist der partielle Querschnitt im Bereich 111-111 von Figur 4 einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trennscheibe dargestellt. Die Flanken 6 der Segmente 1 sind bevorzugt hinterschliffen. Technisch sinnvoll sind Hinterschleifwinkel a von 0 bis 1°, bevorzugt sind 35 bis 48 min. Die Segmente 1 ragen axial mit Überstand A beidseitig über den Trennscheibenkern 2.
Figur 4 zeigt die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Trennscheibe im Ausschnitt. Die schlitzartig zur Kernaußenseite führenden Entspannungsbohrungen 7 sind innerhalb der Segmente 1 angebracht. Sie liegen in der Mitte des Segments 1, also auf halber Segmentlänge.
Erfindungsgemäß können die Trennscheiben auch geringere Symmetrie aufweisen, als in Figur 4 dargestellt. Eine geringere Symmetrie kann durch die Anwendung folgender Maßnahmen, einzeln oder in Kombination, erreicht werden.

1. Die Trennscheiben können mit Segmenten verschiedener Länge ausgestattet werden.
2. Die schlitzartig zur Kernaußenseite führenden Entspannungsbohrungen können von der Mitte der Segmente 1 versetzt angebracht werden.

In Fig. 5 und Fig. 6 sind ausschnittsweise erfindungsgemäße Trennscheiben von geringerer Symmetrie skizziert, die insbesondere darauf abgestimmt sind, die Geräuschentwicklung beim Trennvorgang zu mindern.
Gemäß Figur 5 sind bei konstanter Segmentlänge der Segmente 1 die Entspannungsbohrungen zwar innerhalb eines Segments 1, jedoch in bezug auf die Mitte (M) des Segments um (B) versetzt angeordnet. Der Spielraum für die Versetzung liegt innerhalb 1/20 bis 1/2 der Segmentlänge.
Figur 6 zeigt eine erfindungsgemäße Trennscheibe mit alternierenden Segmentlängen L,, L₂. Das Längenverhältnis aufeinanderfolgender Segmente 1', 1" kann zwischen 1 : 1 und 1 : 4 variieren.
Die Segmentlängen L" L₂ betragen in der Regel zwischen 15 und 60 mm, die Segmenthöhe H bis zu 10 mm, normalerweise jedoch bis zu 5 mm.
Der Abstand 5 der Segmente liegt zwischen 0,5 und 5 mm, wobei mit 1/50 bis 1/800, bevorzugt 1/100 bis 1/400 des Scheibendurchmessers D die Relation des Segmentabstandes zur Scheibengröße definiert werden kann.
Die Schlitzbreite 10 der Entspannungsbohrungen 7 beträgt zwischen 0,01 und 5 mm, bevorzugt etwa 0,5 mm.
Der Durchmesser 11 der Entspannungsbohrungen 7 kann bis zu 5 mm betragen, wobei die Untergrenze naturgemäß die Schlitzbreite darstellt.
Die Schlitztiefe 12 beträgt, abhängig von der Scheibengröße 1/10 bis 1/40, bevorzugt 1/15 bis 1/20 des Scheibendurchmessers.
Da die erfindungsgemäßen Trennscheiben insbesondere für die Erfordernisse großflächiger Maßschnitte abgestimmt sind, können erfindungsgemäße Trennscheiben beispielsweise einen Durchmesser von 1800 mm besitzen.
Der Kern wird aus Materialien geformt, die auch bereits bisher zur Herstellung von Trennscheiben verwendet wurden. Zum Trennen elementaren Siliciums wird Stahl mit einer Rockwell-Härte von 40 bis 45 bevorzugt.
Für die Segmente wird ebenfalls übliches Material wie beispielsweise für solche Zwecke bekannte Bronzen eingesetzt.
Die Abstimmung solcher Abmessungen (wie beispielsweise das Verhältnis von Scheibendurchmesser zu Scheibendicke usw.) ist dem Fachmann geläufig; sie erfolgt analog den Standardmodellen.
Die erfindungsgemäßen Trennscheiben bewähren sich insbesondere bei großflächigen Maßschnitten an harten und spröden Stoffen mit Eintauchtiefen über 140 mm. Selbstverständlich sind diese Trennscheiben jedoch auch für kleinere Maßschnitte geeignet, bei denen im Prinzip noch Vollganzscheiben eingesetzt werden können, gegenüber denen sich die erfindungsgemäßen Trennscheiben jedoch, infolge besserer Kühlung der Schneidbrust, durch höhere Standzeiten auszeichnen.
Neben den erfindungsgemäßen Vorteilen der Vermeidung von Materialzerstörungen, konnten im Vergleich zu Standardsegmentsägen die Abrichtintervalle wesentlich verlängert werden: so wurden beim Trennen elementaren Siliciums durchschnittliche Schneidleistungen von 3,8 m² gegenüber 1,3 m² bei Standardmodellen erzielt. Darüber hinaus erfüllen die erfindungsgemäßen Trennscheiben aufgrund der deutlich verminderten Geräuschentwicklung beim Sägevorgang die aktuellen Erfordernisse des Arbeitsschutzes.

Claims

1. Kreisförmige, segmentierte Trennscheibe mit über die gesamte Segmenthöhe konstantem Abstand (5) benachbarter Segmente (1) und schlitzartig zur Kernaußenseite führenden Entspannungsbohrungen (7), dadurch gekennzeichnet, daß jede schlitzartig zur Kernaußenseite führende Entspannungsbohrung (7) innerhalb eines Segmentes (1) liegt.

2. Trennscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentflanken (6) hinterschliffen sind.

3. Trennscheibe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe Segmente (1', 1") von verschiedener Länge aufweist.

4. Trennscheibe nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzartig zur Kernaußenseite führenden Entspannungsbohrungen (7) von der Mitte des Segments versetzt angebracht sind.

5. Verwendung von Trennscheiben nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4 zum Trennen von elementarem Silicium.