EP0396711A1 - Abrasion-type splitting unit - Google Patents

Abrasion-type splitting unit

Info

Publication number
EP0396711A1
EP0396711A1 EP89912636A EP89912636A EP0396711A1 EP 0396711 A1 EP0396711 A1 EP 0396711A1 EP 89912636 A EP89912636 A EP 89912636A EP 89912636 A EP89912636 A EP 89912636A EP 0396711 A1 EP0396711 A1 EP 0396711A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ingot
wire
cutting
unit according
console
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP89912636A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
François STRICOT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TRIMEX SILICON E.U.R.L.
Original Assignee
Trimex Silicon EURL
Photec Industrie SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trimex Silicon EURL, Photec Industrie SA filed Critical Trimex Silicon EURL
Publication of EP0396711A1 publication Critical patent/EP0396711A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D57/00Sawing machines or sawing devices not covered by one of the preceding groups B23D45/00 - B23D55/00
    • B23D57/003Sawing machines or sawing devices working with saw wires, characterised only by constructional features of particular parts
    • B23D57/0038Sawing machines or sawing devices working with saw wires, characterised only by constructional features of particular parts of frames; of tables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D59/00Accessories specially designed for sawing machines or sawing devices
    • B23D59/04Devices for lubricating or cooling straight or strap saw blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B23Q1/015Frames, beds, pillars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B28D5/0076Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for removing dust, e.g. by spraying liquids; for lubricating, cooling or cleaning tool or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B28D5/0082Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for supporting, holding, feeding, conveying or discharging work
    • B28D5/0088Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for supporting, holding, feeding, conveying or discharging work the supporting or holding device being angularly adjustable

Definitions

  • the present invention relates to an abrasion cleavage unit for cutting ingots of hard material.
  • This invention relates more particularly to cutting machines used in the electronic or photovoltaic industry for cutting an ingot of silicon, germanium or glass into a multitude of fine wafers.
  • Such machines usually include at least two drums, also called wire guides, having on their cylindrical surfaces a series of circular grooves with the desired cutting pitch. These wire guides are arranged in a horizontal plane, and. this from the same vertical plane. A steel wire is wound around these wire guides which creates at least one horizontal cutting ply composed of a succession of strands of steel wires parallel to each other. Thus, this wire can be set in motion by the rotation of the wire guides. Furthermore, the cutting web is wetted with an abrasive liquid such as particles of silicon carbide suspended in water or oil. The ingot to be cut is pushed against the tablecloth in an underlying manner by a plate. The abrasive particles entrained by the liquid itself carried along by the wire then cause a cleavage or cutting effect.
  • abrasive liquid such as particles of silicon carbide suspended in water or oil.
  • cutting quality is meant a rigorous flatness and a minimum of mechanical stresses induced in the surfaces.
  • Industrial considerations are for example the rate of wear of the wire, the possibility of recovering the abrasive and / or a high productivity such as 2,000 wafers per ingot of
  • the cleavage units or cutting machines currently known usually comprise a vertical front plane from which emerges orthogonally, therefore horizontally forwards, two or three wire guide cylinders. On this same vertical plane are also arranged in various places a cutting wire delivery coil, a receiving coil and a wire tensioning device, for example using a lever arm, before winding around the wire guides.
  • a cutting wire delivery coil for example using a lever arm
  • a receiving coil for example using a lever arm
  • wire guides and support plate being thus arranged in overhang, and taking into account the inherent elasticity of the steel composing them, the forces appearing between the cutting blade and the ingot during sawing are reflected in the wire guides and support arms and necessarily cause a deviation of these elements respectively to the right or to the left depending on the direction of movement of the wires.
  • the actuator moving the plate supporting the ingot acts along an axis passing through the center of gravity of this ingot.
  • the means for guiding the vertical axis of the actuator are still insufficient to avoid any vibration and / or bending of this arm, and therefore of the plate during sawing.
  • the known cleavage units also fish: - by the absence of a device allowing the precise and necessary orientation of the axis of a crystalline ingot to cleave it by abrasion following the crystallization planes,
  • the object of this invention is to solve the aforementioned problem by proposing an abrasion cleavage unit, in other words a cutting machine which allows, in particular:
  • the direction “X” means that of the axis of the wire guides, direction “Y”, the horizontal axis orthogonal to X, and the direction “Z”, the vertical axis.
  • vis-à-vis an observer standing in front of the machine we mean by “posterior” a part of the machine oriented towards the observer, by “front” a part of the machine distant from the observer, therefore towards the rear, as well as “right” and “left” always in reference with respect to this same observer.
  • an abrasion cleavage unit for cutting an ingot of hard material into a plurality of plates which comprises at least two identical horizontal parallel wire guide cylinders arranged opposite and rotating in synchronism. ; a wire unwound from a supply coil and then wound under tension around the wire guides to form at least one cutting ply before being taken up by a receiving coil and an actuator acting along a vertical axis passing through the center of gravity of the ingot to lift a console supporting this ingot which it applies against the cutting table.
  • this cleavage unit comprises a one-piece frame symmetrical with respect to the median vertical plane orthogonal to the wire guides. This frame has two upper lateral flanges which support the thread guides on both sides. In addition, this frame comprises in its lower part means for guiding the console supporting the ingot.
  • the console supporting the ingot has a square shape with its vertical plane oriented with respect to the frame.
  • the guide means comprise on each lateral edge of the vertical plane of the console at least one roller cage engaged in a vertical guide rail located correspondingly on the frame.
  • the actuator is. a ball screw and nut driven by a DC motor with incremental encoder, this motor being controlled by electronic and computer means which manage the rise of the ingot according to a pre-established cutting procedure for the ingot.
  • the actuator is a hydraulic cylinder powered by a pump through a distributor controlled by electronic and computer means which manage the rise of the ingot according to a pre-established cutting procedure for the ingot.
  • the actuator is a compressed air cylinder with a pressure variator controlled by electronic and computer means which manage the rise of the ingot according to a pre-established cutting procedure for the ingot,
  • the horizontal plane of the console in angle includes a sliding plate parallel to the axis X of the wire guides inside a groove made in the horizontal plane, and this thanks to roller guides.
  • the horizontal plane also includes mechanical, electro-technical or hydraulic means for fixing the position of the platform in the horizontal plane of the console.
  • These means for fixing the position of the plate may comprise a screw engaged through balls in a threaded orifice of the plate, which screw is driven by a geared motor which is controlled by electronic and computer means according to a pre-established cutting procedure for the ingot. .
  • the horizontal plane of the angled console includes a turntable with locking means in position for adjusting by rotation about the vertical axis Z the orientation of the axis of the ingot relative to the axis of the wire guides.
  • the horizontal plane of the angled console comprises a plate oscillating around a horizontal axis located under the ingot in the plane orthogonal to the cutting plane and parallel to the wire guides, which plate is driven by a gearmotor. - even controlled by electronic and computer means to print on the plateau oscillations of amplitude and frequency dependent on the pre-established cutting procedure for the ingot.
  • the cleavage unit is completed by a device for extracting the cut ingot comprising at least one clamp, the two branches of which respectively bear a shell, the antagonist of identical shape in cylinder portion, which clamp is moved by a programmable robot.
  • the shells are provided on their outer faces with pins intended to be inserted into corresponding sockets located at the bottom of a washing tank in order to ensure the positioning and maintenance in this tank of the shells immobilizing during washing the cut ingot .
  • This unit can also be completed by an initial device for placing the wire 144 on the wire guides.
  • the cutting wire sheet can also be useful for the cutting wire sheet to be soaked in abrasive liquor from below thanks to a longitudinal distributor at constant level. Also, it may prove useful that the ingot either cooled during cleavage by a longitudinal nozzle blowing cold air.
  • the invention is characterized by:
  • FIG. 1 represents a perspective view of a first embodiment of the molded frame provided for two wire guides with the vertical movement console Z and the horizontal movement plate X
  • FIG. 2 is a perspective diagram of the path of the cutting wire
  • FIG. 3 is a detailed perspective view of the device for managing the orientation and movement of the ingot on the console
  • FIGS. 4a and 4b are respectively perspective views and from the right side of the device for extracting the cut ingot
  • FIG. 5 is a perspective view of the washing tub
  • FIG. 6 is a perspective view of a second embodiment of the molded frame provided for four wire guides allowing the ingot to be cut to a larger size
  • FIG. 7 is a perspective view of the device for extracting the cut ingot specially designed for the cleavage unit illustrated in FIG. 6.
  • the one-piece frame made of molded and stabilized GS cast iron is designed so that the deformations are very slight and entirely localized in the vertical planes containing the Y axis, therefore normal to the wire guides, so that the wires rigorously maintain their position along the X axis, substantially parallel to the axis of the ingot, throughout the cleavage cycle whatever the load conditions.
  • the frame illustrated in FIG. 1 comprises in a single unit a horizontal base 1 from which four columns 2, 3, 15 and 16 leave from the front part.
  • Columns 3 and 15 are connected together by a bridge 14.
  • Columns 2 and 3 as well as 15 and 16 are respectively connected to each other by two side walls, their extension 11 and 12 constitute two side flanges.
  • the term “flanges” is understood to mean parts going in pairs in a flat fashion and arranged in parallel serving to support an axis.
  • the right lateral flange 12 has two circular orifices 5 and 7 whereas on the left lateral flange portion 11 is shown only the anterior circular orifice 4 in correspondence with the orifice 5.
  • In the orifices 4 and 5 is provided d 'be installed the axis of a first anterior thread guide cylinder, the right end of the axis of the posterior thread guide being provided to be installed in the circular opening 7.
  • the frame is molded from a block from the base 1 to the flanges 11 and 12 provides the assembly with remarkable rigidity, in particular along the Y axis, that is to say parallel to the flanges, which happens to be the orientation of the action and the reaction between the wire guides and the ingot during cleavage.
  • This rigidity is on the one hand due to the weight therefore to the inertia of the one-piece frame and on the other hand to its configuration, in particular the doubling of columns 2 and 3 as well as 16 and 15 along each lateral side.
  • geared motors means the association of a motor, preferably electric, and a gearbox reducing the speed of rotation of the output shaft.
  • these can for example generate a predetermined tension in the wires by controlling the flow rate and the recovery of the coils 39a and 39c as described in more detail in the description FR 2 254 948.
  • the tension generator can also be formed from a cylinder not shown and pressing with a controlled pressure on the upper ply of wire.
  • a distributor of cutting abrasive liquid 40 is in the form of a longitudinal tank flared upwards, filled with liquid fed from the bottom by means of a feed, not shown, and in an amount just sufficient for this liquid to emerge above the edges. anterior and posterior without overflowing.
  • the distributor 40 is placed on the side of the wire guide 36 when the wire is unwound from the reel 39a towards the reel 39c.
  • the wire cleaning devices 47a and 47c can use a transverse or longitudinal compressed air jet in the middle of a venturi. These devices can also include one or more rollers filled with felt and turning in opposite direction to the direction of movement of the wire.
  • a longitudinal air nozzle can be placed between the two wire guides in the middle of the sheets to permanently blow cold air against the ingot and thus cool it.
  • This separate cooling device makes it possible to avoid the use of abrasive liquid as a cooling fluid, and therefore to minimize consumption, thereby reducing the operating costs of the machine.
  • the wire guides 36 and 37 are solid metal cylinders, the outer surface of which is coated with a non-stick layer of plastic or hard polymer such as that sold under the name VULCOLAN. In this outer surface is cut a series of side-by-side circular grooves, the pitch of which defines the thickness of the future plates. These grooves have, seen in cross section, a V shape oriented towards the inside of the cylinder. Referring to Figures 1 and 2, we see that the frame and the path of the wire 44 are rigorously symmetrical with respect to the vertical median plane orthogonal to the wire guides. This symmetry makes it possible to use the cutting wire moving indifferently in one direction or the other. In other words, the coil 39a alternately becomes the supply or reception coil and vice versa for the coil 39c.
  • the movement management device of the saw ingot manages four movements which can be linked together by mathematical functions in computer means and actuated separately or in synchronism by electronic and electro-technical means to generate particular cutting faces.
  • This ingot movement management device comprises:
  • the device for vertical up and down movement along the Z axis comprises a console 19, the vertical face 17 of which is mounted on the frame by two roller slides with pre-stressed mounting without play.
  • the cages 21a, 21b and 22a (22b not visible) of the slides are secured to the lateral edges of the vertical face 17 and these cages slide on guide rails 23 and 24 secured to the columns and 2 and 16 of the frame.
  • This angled shape of the console 19 with its horizontal plane 18 and its vertical plane 17 makes it possible to keep the plate 18 strictly horizontal by effectively securing the vertical face 17 against and parallel to that of the material frame columns 2 and 16.
  • This securing comprises on the left a guide rail 23 secured to column 2 and on the right a guide rail 24 secured to column 16.
  • the vertical face 17 comprises a cage at its left lateral edge upper rollers 21a and a second lower 21b and at its right lateral edge in an identical manner an upper roller cage 22a and a lower cage not shown.
  • the actuator 29 can also be a hydraulic cylinder powered by a pump through a distributor or a compressed air cylinder with pressure variator, these control members being in all cases controlled by electronic and computer means .
  • the longitudinal movement device parallel to the axis X of the wire guides is produced by means of a plate 26 sliding inside a groove made in the horizontal plane 18.
  • this sliding of the plate 26 is produced by means of roller slides inserted between this plate and the console.
  • the translational movement is produced by a bolt and nut with pre-stressed mounting without backlash driven by a geared motor 27.
  • this movement along the X axis has the function on the one hand of adjusting if necessary longitudinal position of the ingot and on the other hand to perform a lateral cut at the end of cleavage to separate the laminated ingot from its support.
  • a second oscillation device making it possible to give the ingot a rotary movement centered on a horizontal axis situated under the ingot in the median orthogonal plane of the cutting ply.
  • This device comprises a first plate 30, the upper surface of which is curved into a portion of a convex cylinder, on which a second plate 31 is disposed in the lower face is convex complementary to that of the upper of the plate 30.
  • This plate 31 can be moved thanks to a gear motor 42 back and forth along the arc of the cylindrical joint.
  • the device for managing the movement of the block comprises, above the elements described above, a device for orienting the longitudinal axis of the ingot relative to the axis of the wire guides, and this by a more or less significant rotation about the vertical axis Z.
  • This device comprises a base 32 with in its center a pivot penetrating into a circular orifice formed in correspondence in the underside of the pivoting plate 33.
  • This device is also provided with means angular measurement and locking means in its new position of the pivoting plate 33 on the base 32. This possibility of orientation of the ingot axis by compared to that of the wire guides is necessary to make the plane of crystallization of the ingot and the vertical plane of cutting by the web co-planar.
  • the cleavage unit is also completed with a device for extracting the cut ingot.
  • This device comprises two opposing shells 70, 73 having a shape in the form of a cylinder of diameter identical to that of the ingot to be removed.
  • the front shell 70 is held by two arms 68 and 79 to a tube 61 movable in rotation about an axis 66.
  • the rear shell 73 is held on the right by an arm 77 to a cylinder 63 located above the tube 61 and on the left by an arm 84 to a cylinder 65 also located above the tube 61.
  • These tubes 63 and 65 are only movable in rotation relative to the tube 61.
  • a pin 83 orthogonal and integral with the axis 66 crosses respectively helical grooves 64 of the tube 61 and 82 of the cylinder 65.
  • a pin 81 orthogonal and integral with the axis 66 respectively crosses a helical groove 62 of the tube 61 and a helical groove 80 of the cylinder 63
  • the washing solvent can be circulated by a pump starting from the top of the ingot now laminated, this solvent causing the mixture of sawdust and abrasive product to run off which is deposited at the bottom of tank 90 where the solvent is taken up by the circulation pump.
  • This washing unit can also be provided with another handling automaton taking the cleaned platelets one by one from the tank and placing them on a transfer mat for successive treatments.
  • FIG. 6 illustrates a machine tool produced according to the invention and intended for cutting large ingot 143, that is to say a length of the order of 800 mm for a diameter of 200 mm. In such ingots it is possible to cut approximately 2,000 wafers simultaneously. However, it will be readily understood that the action and reaction forces between the cutting web and the ingot are significantly increased. In addition, to provide sufficient space for the ingot during the sawing operation, four wire guides should be provided.
  • the one-piece frame of this machine comprises a base 101, two side walls 102 supported at the top by two crosspieces 114 and 115 and having respectively two side flanges 111 and 112. In the left side f lasque 111 are formed the openings provided for the axes of the wire guides
  • the cutting wire leaves a supply coil 139 to first pass through a tension damping device 146 before entering the interior of the frame where it is tensioned before being wound around the wire guides.
  • a tension damping device 146 There is a similar device on the right side of the machine up to the take-up reel 148.
  • the front face of the frame is completed on either side by two rails 123 and 124.
  • the console 119 in the form of a square as before comprises a horizontal plane 118 and a vertical plane 117 held against the guide rails 123 and 124 by roller cages of which only those on the left side 121 are visible. This console 119 is moved vertically by the underlying actuator 129.
  • This device can comprise a rail of generally square shape with rounded angles on the inner face of which a carriage turns. This substantially square rail is arranged perpendicularly around the wire guides and it is moved in translation along these wire guides by dess means not shown. Either the carriage carries a coil of wire which it unwinds, or it only holds the end of the wire and the wire guides must be rotated during installation to directly unwind the coil 139.
  • Figure 7 is illustrated the device for extracting the ingot 143 cut specially provided for the machine illustrated in FIG. 6.
  • This device comprises an automaton mounted on a cross member 198 coming on top of the frame, this automaton comprising means 194 for vertical movement, means 192 for translation along the X axis and an arm 190 which can rotate around the V axis.
  • a clamp device 161 each branch of which respectively carries a shell in the form of a portion of cylinder 170 and 173 apprehending the ingot. Means make it possible to turn this clamp around the axis W.
  • these shells 170 and 173 have means such as pins making it possible to fix them securely to the bottom of the washing tub.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Unité de clivage par abrasion pour la découpe d'un lingot (143) de matériau dur en une pluralité de plaquettes. Cette unité comprend deux cylindres guide-fils (136, 137) identiques, horizontaux, parallèles, disposés en vis-à-vis et tournant en synchronisme, un fil (144) dévidé d'une bobine d'alimentation (139) puis enroulé sous tension autour des guide-fils pour former au moins une nappe de coupe avant d'être repris par une bobine de réception (148), et un actuateur (129) agissant selon un axe vertical (Z) passant par le centre de gravité du lingot (143) pour lever une console (119) supportant ce lingot et l'appliquer contre la nappe de coupe. Plus particulièrement cette unité comprend un bâti (102) monobloc symétrique par rapport au plan vertical médian, orthogonal aux guide-fils, le bâti présentant deux flasques latérales supérieures (111, 112) qui supportent de part et d'autre les guide-fils (136, 137) et comportant en sa partie inférieure des moyens de guidage (123) de la console (119) supportant le lingot (143).Abrasion cleavage unit for cutting an ingot (143) of hard material into a plurality of wafers. This unit comprises two identical, horizontal, parallel wire guide cylinders (136, 137), arranged opposite each other and rotating in synchronism, a wire (144) unwound from a supply spool (139) then wound under tension around the wire guides to form at least one cutting web before being taken up by a receiving spool (148), and an actuator (129) acting along a vertical axis (Z) passing through the center of gravity of the ingot (143) to lift a bracket (119) supporting this ingot and apply it against the cutting sheet. More particularly, this unit comprises a one-piece frame (102) symmetrical with respect to the median vertical plane, orthogonal to the thread guides, the frame having two upper lateral flanges (111, 112) which support the thread guides on either side ( 136, 137) and comprising in its lower part guide means (123) of the console (119) supporting the ingot (143).

Description

UNITE DE CLIVAGE PAR ABRASION  ABRASION DIVIDING UNIT
La présente invention est relative à une unité de clivage par abrasion pour la découpe de lingot en matériau dur. Cette invention concerne plus particulièrement les machines de coupe utilisées dans l'industrie électronique ou photovoltaïque pour découper un l ingot en silicium, germanium ou verre en une multitude de fines plaquettes. The present invention relates to an abrasion cleavage unit for cutting ingots of hard material. This invention relates more particularly to cutting machines used in the electronic or photovoltaic industry for cutting an ingot of silicon, germanium or glass into a multitude of fine wafers.
De telles machines comprennent usuellement, au moins deux tambours, également appelés guide-fils, présentant sur leurs surfaces cylindriques une suite de rainures circulaires au pas de découpe souhaité. Ces guide-fils sont disposés dans un plan horizontal, et. ce à partir d'un même plan vertical. Un fil d'acier est enroulé autour de ces guide-fils ce qui crée au moins une nappe de coupe horizontale composée d'une succession de brins de fils d'acier parallèles les uns par rapport aux autres. Ainsi, ce fil peut être mis en mouvement par la rotation des guide-fils. Par ailleurs, la nappe de coupe est mouillée d'un liquide abrasif telles que particules de carbure de silicium suspendues dans de l'eau ou de l'huile. Le lingot à découper est poussé contre la nappe de manière sous-jacente par un plateau. Les particules abrasives entraînées par le liquide lui-même emmené pair le fil provoquent alors un effet de clivage soit de coupe. Such machines usually include at least two drums, also called wire guides, having on their cylindrical surfaces a series of circular grooves with the desired cutting pitch. These wire guides are arranged in a horizontal plane, and. this from the same vertical plane. A steel wire is wound around these wire guides which creates at least one horizontal cutting ply composed of a succession of strands of steel wires parallel to each other. Thus, this wire can be set in motion by the rotation of the wire guides. Furthermore, the cutting web is wetted with an abrasive liquid such as particles of silicon carbide suspended in water or oil. The ingot to be cut is pushed against the tablecloth in an underlying manner by a plate. The abrasive particles entrained by the liquid itself carried along by the wire then cause a cleavage or cutting effect.
Les recherches actuelles tendent à optimiser la qualité de la coupe obtenue avec les contraintes industrielles. Par qualité de coupe, on entend une planêitê rigoureuse et un minimum de contraintes mécaniques induites dans les surfaces. Les considérations industrielles sont par exemple le taux d'usure du fil, la possibilité de récupération de l'abrasif et/ou une forte productivité telles que 2 000 plaquettes par lingots deCurrent research tends to optimize the quality of the cut obtained with industrial constraints. By cutting quality is meant a rigorous flatness and a minimum of mechanical stresses induced in the surfaces. Industrial considerations are for example the rate of wear of the wire, the possibility of recovering the abrasive and / or a high productivity such as 2,000 wafers per ingot of
80 cm. Cet optimum dépend en fait d'une combinaison de paramètres tel que le diamètre du fil qui est de l'ordre de 0,2 mm, la qualité de l'abrasif , la force d'application du lingot contre la nappe fixée actuellement à environ 50 g/ligne, la vitesse de déplacement du fil établie à environ 3 m/s et la tension imposée au fil dont la valeur préférée est de l'ordre de 2,5 kg (soit 26 N). 80 cm. This optimum depends in fact on a combination of parameters such as the diameter of the wire which is of the order of 0.2 mm, the quality of the abrasive, the force of application of the ingot against the sheet currently fixed at approximately 50 g / line, the speed of movement of the wire established at approximately 3 m / s and the tension imposed on the wire, the preferred value of which is of the order of 2.5 kg (ie 26 N).
Les unités de clivage ou machines de coupe connues actuellement comprennent usuellement un plan vertical frontal duquel émerge orthogonal ement, donc horizontalement vers l'avant, deux ou trois cylindres guide-fils. Sur ce même plan vertical sont par ailleurs disposées en divers endroits une bobine débitrice de fil coupant, une bobine réceptrice et un dispositif de mise sous tension du fil, utilisant par exemple un bras de levier, avant enroulement autour des guide-fils. A titre d'exemple, on peut citer les machines décrites dans les exposés US 3 478 732, US 3 525 324 et FR 2 254 948. Dans ce dernier exemple, le lingot à découper est placé sur un bras 60 émergeant également hors du plan vertical frontal. Ces guide-fils et plateau de support étant ainsi disposés en porte-à-faux, et compte-tenu de l'élasticité inhérante de l'acier les composant, les efforts apparaissant entre la nappe de coupe et le lingot lors du sciage se répercutent dans les guide-fils et bras de support et provoquent nécessairement une déviation de ces éléments respectivement vers la droite ou la gauche selon le sens de déplacement des fils. The cleavage units or cutting machines currently known usually comprise a vertical front plane from which emerges orthogonally, therefore horizontally forwards, two or three wire guide cylinders. On this same vertical plane are also arranged in various places a cutting wire delivery coil, a receiving coil and a wire tensioning device, for example using a lever arm, before winding around the wire guides. By way of example, mention may be made of the machines described in the disclosures US 3,478,732, US 3,525,324 and FR 2,254,948. In the latter example, the ingot to be cut is placed on an arm 60 also emerging from the plane vertical front. These wire guides and support plate being thus arranged in overhang, and taking into account the inherent elasticity of the steel composing them, the forces appearing between the cutting blade and the ingot during sawing are reflected in the wire guides and support arms and necessarily cause a deviation of these elements respectively to the right or to the left depending on the direction of movement of the wires.
Dans les machines décrites dans les exposés FR 2 330 510 et US 4 640 259, l'actuateur déplaçant le plateau supportant le lingot agit selon un axe passant par le centre de gravité de ce lingot. Toutefois, dans ces machines, les moyens de guidage de l'axe vertical de l'actuateur restent encore insuffisant pour éviter toute vibration et/ou flexion de ce bras, donc du plateau lors du sciage. In the machines described in the presentations FR 2 330 510 and US 4 640 259, the actuator moving the plate supporting the ingot acts along an axis passing through the center of gravity of this ingot. However, in these machines, the means for guiding the vertical axis of the actuator are still insufficient to avoid any vibration and / or bending of this arm, and therefore of the plate during sawing.
On comprend aisément, que, de par : It is easy to understand that, by:
- les fautes graves dans le choix de la technologie du châssis,  - serious faults in the choice of chassis technology,
- la mauvaise gestion du mouvement et de la tension du fil,  - poor management of thread movement and tension,
- le système incomplet de déplacement du lingot à scier, - the incomplete system for moving the saw ingot,
- et la distribution de liquide abrasif mal adaptée, il en résulte au niveau de la qualité de coupe : - and the poorly adapted abrasive liquid distribution, this results in terms of cutting quality:
- des rayures sur les faces sciées,  - scratches on the sawn faces,
- des défauts de paraléllisme entre les faces d'une même pièce, - defects in parallelism between the faces of the same part,
- des bombés cylindro-coniques des faces sciées,  - cylindrical-conical bulges of the sawn faces,
- des coupes plus larges à l'entrée qu'à la sortie du fil.  - wider cuts at the entry than at the exit of the wire.
ainsi que, au niveau des contraintes industrielles : as well as, in terms of industrial constraints:
- des temps de sciage très longs,  - very long sawing times,
- un faible nombre de pièces découpées simultanément, - a small number of pieces cut simultaneously,
- et un coût d'exploitation élevé. - and a high operating cost.
De plus, les unités de clivage connues pèchent également : - par l'absence de dispositif permettant l'orientation précise et nécessaire de l'axe d'un lingot cristallin pour le cliver par abrasion en suivant les plans de cristallisation, In addition, the known cleavage units also fish: - by the absence of a device allowing the precise and necessary orientation of the axis of a crystalline ingot to cleave it by abrasion following the crystallization planes,
- par l'absence d'analyse précise des forces et des contraintes statiques et dynamiques avant et en cours de sciage permettant d'intégrer ces données dans une procédure chargée dans des moyens électroniques et informatiques gérant automatiquement le mouvement des différents éléments mobiles de l'unité de clivage. - by the absence of a precise analysis of the static and dynamic forces and constraints before and during sawing, making it possible to integrate these data into a procedure loaded in electronic and computer means automatically managing the movement of the various mobile elements of the cleavage unit.
L'objet de cette invention est de résoudre le problème précité en proposant une unité de clivage par abrasion, autrement dit une machine de coupe qui permet, notamment : The object of this invention is to solve the aforementioned problem by proposing an abrasion cleavage unit, in other words a cutting machine which allows, in particular:
- de maintenir les fils en leur position idéale quelles que soient les conditions de charge et ce grâce à une stabilité rigoureuse des guide-fils, - maintain the wires in their ideal position whatever the load conditions, thanks to rigorous stability of the wire guides,
- d'organiser un dispositif de gestion de mouvement du lingot à scier avec 4 degrés de liberté tout en assurant un maintien ferme et précis du lingot en sa position, - to organize a movement management device for the ingot to be sawn with 4 degrees of freedom while ensuring that the ingot is firm and precise in its position,
- d'enregistrer différents paramètres importants en cours d'opération afin de les gérer et de les réguler par rapport à des points de consigne selon une procédure de coupe propre au lingot. Dans la suite de l'exposé, on entendra par direction "X" celle de l'axe des guide-fils, direction "Y", l'axe horizontal orthogonal à X, et la direction "Z", l'axe vertical. De plus, vis-à-vis d'un observateur se tenant devant la machine, on entendra par "postérieur" une partie de la machine orientée vis-à-vis de l'observateur, par "antérieur" une partie de la machine éloignée de l'observateur, donc vers l'arrière, ainsi que "droit" et "gauche" toujours en référence par rapport à ce même observateur. - record various important parameters during operation in order to manage and regulate them in relation to set points according to a specific ingot cutting procedure. In the following description, the direction "X" means that of the axis of the wire guides, direction "Y", the horizontal axis orthogonal to X, and the direction "Z", the vertical axis. In addition, vis-à-vis an observer standing in front of the machine, we mean by "posterior" a part of the machine oriented towards the observer, by "front" a part of the machine distant from the observer, therefore towards the rear, as well as "right" and "left" always in reference with respect to this same observer.
Ces buts sont réalisés grâce à une unité de clivage par abrasion pour la découpe d'un lingot de matériau dur en une pluralité de plaquettes qui comprend au moins deux cylindres guide-fils identiques horizontaux parallèles disposés en vis-à-vis et tournant en synchronisme ; un fil dévidé d'une bobine d'alimentation puis enroulé sous tension autour des guide-fils pour former au moins une nappe de coupe avant d'être repris par une bobine de réception et un actuateur agissant selon un axe vertical passant par le centre de gravité du lingot pour lever une console supportant ce lingot qu'il applique contre la nappe de coupe. Plus particulièrement, cette unité de clivage comprend un bâti monobloc symétrique par rapport au plan vertical médian orthogonal aux guide-fils. Ce bâti présente deux flasques latérales supérieures qui supportent de part et d'autre les guidefils. De plus, ce bâti comporte en sa partie inférieure des moyens de guidage de la console supportant le lingot. These aims are achieved by an abrasion cleavage unit for cutting an ingot of hard material into a plurality of plates which comprises at least two identical horizontal parallel wire guide cylinders arranged opposite and rotating in synchronism. ; a wire unwound from a supply coil and then wound under tension around the wire guides to form at least one cutting ply before being taken up by a receiving coil and an actuator acting along a vertical axis passing through the center of gravity of the ingot to lift a console supporting this ingot which it applies against the cutting table. More particularly, this cleavage unit comprises a one-piece frame symmetrical with respect to the median vertical plane orthogonal to the wire guides. This frame has two upper lateral flanges which support the thread guides on both sides. In addition, this frame comprises in its lower part means for guiding the console supporting the ingot.
De préférence, la console supportant le lingot a une forme d'équerre avec son plan vertical orienté visà-vis du bâti. Alors, les moyens de guidage comprennent sur chaque bord latéral du plan vertical de la console au moins une cage à galets engagés dans un rail de guidage vertical situé en correspondance sur le bâti. Preferably, the console supporting the ingot has a square shape with its vertical plane oriented with respect to the frame. Then, the guide means comprise on each lateral edge of the vertical plane of the console at least one roller cage engaged in a vertical guide rail located correspondingly on the frame.
Selon une première variante avantageuse, l'actuateur est. une vis et écrou à billes entraîné par un moteur à courant continu avec codeur incrémental, ce moteur étant contrôlé par des moyens électroniques et informatiques qui gèrent la montée du lingot selon une procédure de coupe préétablie pour le lingot. According to a first advantageous variant, the actuator is. a ball screw and nut driven by a DC motor with incremental encoder, this motor being controlled by electronic and computer means which manage the rise of the ingot according to a pre-established cutting procedure for the ingot.
Selon une autre variante avantageuse, l'actuateur est un vérin hydraulique alimenté par une pompe au travers d'un distributeur contrôlé par des moyens électroniques et informatiques qui gèrent la montée du lingot selon une procédure de coupe préétablie pour le lingot. Selon une autre variante avantageuse, l'actuateur est un vérin à air comprimé avec variateur de pression contrôlé par des moyens électroniques et informatiques qui gèrent la montée du lingot selon une procédure de coupe préétablie pour le lingot, Utilement, le plan horizontal de la console en êquerre comporte un plateau coulissant parallèlement à l'axe X des guide-fils à l'intérieur d'une rainure ménagée dans le plan horizontal, et ce grâce à des glissières à galets. Le plan horizonal comprend également des moyens mécaniques, électro-techniques ou hydrauliques pour fixer la position du plateau dans le plan horizontal de la console. Ces moyens de fixation de la position du plateau peuvent comprendre une vis engagée au travers de billes dans un orifice taraudé du plateau, laquelle vis est entraînée par un motorêducteur qui est contrôlé par des moyens électroniques et informatiques selon une procédure de coupe préétablie pour le lingot. According to another advantageous variant, the actuator is a hydraulic cylinder powered by a pump through a distributor controlled by electronic and computer means which manage the rise of the ingot according to a pre-established cutting procedure for the ingot. According to another advantageous variant, the actuator is a compressed air cylinder with a pressure variator controlled by electronic and computer means which manage the rise of the ingot according to a pre-established cutting procedure for the ingot, Usefully, the horizontal plane of the console in angle includes a sliding plate parallel to the axis X of the wire guides inside a groove made in the horizontal plane, and this thanks to roller guides. The horizontal plane also includes mechanical, electro-technical or hydraulic means for fixing the position of the platform in the horizontal plane of the console. These means for fixing the position of the plate may comprise a screw engaged through balls in a threaded orifice of the plate, which screw is driven by a geared motor which is controlled by electronic and computer means according to a pre-established cutting procedure for the ingot. .
Utilement encore, le plan horizontal de la console en équerre comporte un plateau tournant avec moyens de blocage en position permettant d'ajuster par rotation autour de l'axe vertical Z l'orientation de l'axe du lingot par rapport à l'axe des guide-fils. Also usefully, the horizontal plane of the angled console includes a turntable with locking means in position for adjusting by rotation about the vertical axis Z the orientation of the axis of the ingot relative to the axis of the wire guides.
Utilement encore, le plan horizontal de la console en équerre comprend un plateau oscillant autour d'un axe horizontal situé sous le lingot dans le plan orthogonal médian à la nappe de coupe et parallèle aux guide-fils, lequel plateau est animé par un motorêducteur lui-même contrôlé par des moyens électroniques et informatiques pour imprimer au plateau des oscillations d'amplitude et de fréquence dépendantes de la procédure de coupe préétablie pour le lingot. Also usefully, the horizontal plane of the angled console comprises a plate oscillating around a horizontal axis located under the ingot in the plane orthogonal to the cutting plane and parallel to the wire guides, which plate is driven by a gearmotor. - even controlled by electronic and computer means to print on the plateau oscillations of amplitude and frequency dependent on the pre-established cutting procedure for the ingot.
Selon des dispositions avantageuses, l'unité de clivage est complétée par un dispositif d'extraction du lingot découpé comprenant au moins une pince dont les deux branches portent respectivement une coquil le antagoniste de forme identique en portion de cylindre, laquelle pince est déplacée par un automate programmable. Avantageusement encore, les coquilles sont munies sur leurs faces extérieures de broches prévues pour être insérées dans des douilles correspondantes situées au fond d'un bac de lavage afin d'assurer le positionnement et maintien dans ce bac des coquilles immobilisant lors du lavage le lingot découpé. Cette unité peut également être complétée par un dispositif de mise en place initial du fil 144 sur les guide-fils. According to advantageous arrangements, the cleavage unit is completed by a device for extracting the cut ingot comprising at least one clamp, the two branches of which respectively bear a shell, the antagonist of identical shape in cylinder portion, which clamp is moved by a programmable robot. Advantageously also, the shells are provided on their outer faces with pins intended to be inserted into corresponding sockets located at the bottom of a washing tank in order to ensure the positioning and maintenance in this tank of the shells immobilizing during washing the cut ingot . This unit can also be completed by an initial device for placing the wire 144 on the wire guides.
Il peut également être utile que la nappe de fil coupant soit imbibée en liqueur abrasive par en dessous grâce à un distributeur longitudinal à niveau constant. Egalement, il peut s'avérer utile que le lingot soit refroidi pendant le clivage par une buse longitudinale soufflant de l'air froid. It can also be useful for the cutting wire sheet to be soaked in abrasive liquor from below thanks to a longitudinal distributor at constant level. Also, it may prove useful that the ingot either cooled during cleavage by a longitudinal nozzle blowing cold air.
En d'autres termes, l'invention est caractérisée par : In other words, the invention is characterized by:
- un bâti monobloc en fonte moulée,  - a one-piece cast iron frame,
- un dispositif de déroulement du fil en amont de la coupe,  - a wire unwinding device upstream of the cut,
- un générateur de contrainte,  - a constraint generator,
- un dispositif d'enroulement du fil en aval de la coupe, - un distributeur de liqueur abrasive de coupe,  - a device for winding the wire downstream from the cut, - a dispenser for abrasive cutting liquor,
- un dispositif d'essuyage du fil,  - a wire wiping device,
- un réfrigérant d'air pour refroidir le lingot,  - an air cooler to cool the ingot,
- un système d'extraction du lingot en fin de coupe, - an ingot extraction system at the end of the cut,
- un système de lavage du lingot en fin de coupe, - an ingot washing system at the end of the cut,
- un système de pose des plaquettes sur l'unité de transfert, - a system for placing the wafers on the transfer unit,
- un dispositif de gestion des mouvements du lingot à scier qui comporte 4 degrés de liberté :  - a device for managing the movements of the saw ingot which has 4 degrees of freedom:
> un système de mouvement vertical en Z du lingot,  > a vertical movement system in Z of the ingot,
> un système d'oscillation du lingot sur son axe X,> an ingot oscillation system on its X axis,
> un système de translation en X du lingot, > an ingot X translation system,
> un système d'orientation autour de Z de l'axe du lingot.  > an orientation system around Z of the ingot axis.
L'invention est décrite ci-après de façon plus détaillée à l'aide d'exemple d'exécution sans caractère limitatif illustrée aux dessins annexés dans lesquels : The invention is described below in more detail with the aid of an exemplary embodiment without limiting character illustrated in the accompanying drawings in which:
- la figure 1 représente une vue en perspective d'une première forme de réalisation du bâti moulé prévu pour deux guide-fils avec la console de mouvement vertical Z et le plateau de mouvement horizontal X, - la figure 2 est un schéma en perspective du parcours du fil coupant, FIG. 1 represents a perspective view of a first embodiment of the molded frame provided for two wire guides with the vertical movement console Z and the horizontal movement plate X, FIG. 2 is a perspective diagram of the path of the cutting wire,
- la figure 3 est une vue en perspective détaillée du dispositif de gestion de l'orientation et du mouvement du lingot sur la console,  FIG. 3 is a detailed perspective view of the device for managing the orientation and movement of the ingot on the console,
- les figures 4a et 4b sont respectivement des vues en perspective et par le côté droit du dispositif d'extraction du lingot découpé,  FIGS. 4a and 4b are respectively perspective views and from the right side of the device for extracting the cut ingot,
- la figure 5 est une vue en perspective du bac de lavage,  FIG. 5 is a perspective view of the washing tub,
- la figure 6 est une vue en perspective d'une seconde forme de réalisation du bâti moulé prévu pour quatre guide-fils permettant, la découpe de lingot de dimension plus importante, et  FIG. 6 is a perspective view of a second embodiment of the molded frame provided for four wire guides allowing the ingot to be cut to a larger size, and
- la figure 7 est une vue en perspective du dispositif d'extraction du lingot découpé spécialement conçu pour l'unité de clivage illustrée sur la figure 6.  FIG. 7 is a perspective view of the device for extracting the cut ingot specially designed for the cleavage unit illustrated in FIG. 6.
En référence à la figure 1, le bâti monobloc en fonte GS moulé et stabilisé est conçu pour que les déformations soient très faibles et entièrement localisées dans les plans verticaux contenant l'axe Y, donc normaux aux guide-fils, de telle sorte que les fils conservent rigoureusement leur position selon l'axe X, sensiblement parallèle à l'axe du lingot, durant tout le cycle de clivage quelles que soient les conditions de charge. With reference to FIG. 1, the one-piece frame made of molded and stabilized GS cast iron is designed so that the deformations are very slight and entirely localized in the vertical planes containing the Y axis, therefore normal to the wire guides, so that the wires rigorously maintain their position along the X axis, substantially parallel to the axis of the ingot, throughout the cleavage cycle whatever the load conditions.
Plus particulièrement, le bâti illustré sur la figure 1 comprend d'un seul bloc un socle horizontal 1 d'où partent de la partie antérieure quatre colonnes 2,3,15 et 16. Les colonnes 3 et 15 sont reliées entre elles par un pont 14. Les colonnes 2 et 3 ainsi que 15 et 16 sont respectivement reliées entre elles par deux parois latérales dont leur prolongement 11 et 12 constituent deux flasques latérales. Par flasques, on entend des pièces allant par paire plates et disposées parallèlement servant de support à un axe. La flasque latérale droite 12 présente deux orifices circulaires 5 et 7 alors que sur la portion de flasque latérale gauche 11 n'est représenté que l'orifice circulaire 4 antérieur en correspondance avec l'orifice 5. Dans les orifices 4 et 5 est prévu d'être installé l'axe d'un premier cylindre guide-fil antérieur, l'extrémité droite de l'axe du guide-fil postérieur étant prévue d'être installée dans l'orifice circulaire 7. More particularly, the frame illustrated in FIG. 1 comprises in a single unit a horizontal base 1 from which four columns 2, 3, 15 and 16 leave from the front part. Columns 3 and 15 are connected together by a bridge 14. Columns 2 and 3 as well as 15 and 16 are respectively connected to each other by two side walls, their extension 11 and 12 constitute two side flanges. The term “flanges” is understood to mean parts going in pairs in a flat fashion and arranged in parallel serving to support an axis. The right lateral flange 12 has two circular orifices 5 and 7 whereas on the left lateral flange portion 11 is shown only the anterior circular orifice 4 in correspondence with the orifice 5. In the orifices 4 and 5 is provided d 'be installed the axis of a first anterior thread guide cylinder, the right end of the axis of the posterior thread guide being provided to be installed in the circular opening 7.
Comme on peut aisément le comprendre, le fait que le bâti soit moulé d'un bloc du socle 1 jusqu'aux flasques 11 et 12 assure à l'ensemble une remarquable rigidité notamment selon l'axe Y, c'est-à-dire parallèle aux flasques, qui se trouve justement être l'orientation de l'action et de la réaction entre les guide-fils et le lingot lors du clivage. Cette rigidité est d'une part due au poids donc à l'inertie du bâti monobloc et d'autre part à sa configuration, notamment au doublement des colonnes 2 et 3 ainsi que 16 et 15 le long de chaque côté latéral. En référence à la figure 2, le fil métalliqueAs can easily be understood, the fact that the frame is molded from a block from the base 1 to the flanges 11 and 12 provides the assembly with remarkable rigidity, in particular along the Y axis, that is to say parallel to the flanges, which happens to be the orientation of the action and the reaction between the wire guides and the ingot during cleavage. This rigidity is on the one hand due to the weight therefore to the inertia of the one-piece frame and on the other hand to its configuration, in particular the doubling of columns 2 and 3 as well as 16 and 15 along each lateral side. Referring to Figure 2, the metal wire
44 est dévidé d'une bobine d'alimentation 39a sous faible tension. Ce fil passe par le capteur de force 38a puis dans le dispositif d'essuyage 47a avant d'être enroulé autour des deux guide-fils 36 et 37. Le fil 44 quitte les guide-fils pour partir dans le dispositif d'essuyage 47c, puis dans le capteur de force 38c avant d'être repris par une bobine de réception 39c. Des moyens électroniques et informations illustrée schématiquement sur la figure 2 par des parai lêlépidèdes reliés entre eux par des traits discontinus permettent, à partir de mesures de tension effectuées par les capteurs 38a et 38c, de gérer respectivement les motoreducteurs 40a et 40c des bobines d'al imentation et de réception ainsi que les motoreducteurs 50 et 51 actionnant les guide-fils 36 et 37. Par motoreducteurs on entend l'association d'un moteur, de préférence électrique, et d'une boite d'engrenages réduisant la vitesse de rotation de l'arbre de sortie. Selon les programmes chargés dans les moyens informatiques, ceux-ci peuvent par exemple générer une tension prédéterminée dans les fils en contrôlant le débit et la reprise des bobines 39a et 39c telles que décrit plus en détail dans l'exposé FR 2 254 948. Le générateur de tension peut également être formé d'un cylindre non représenté et appuyant avec une pression contrôlée sur la nappe supérieure de fil. Un distributeur de liquide abrasif de coupe 40 se présente sous la forme d'un bac longitudinal évasé vers le haut remplit de liquide alimenté par le bas grâce à une amenée non représentée et ce en quantité juste suffisante pour que ce liquide émerge au dessus des bords antérieur et postérieur sans pour autant déborder. Le distributeur 40 est placé du côté du guide-fil 36 quand le fil est déroulé de la bobine 39a vers la bobine 39c. 44 is unwound from a low voltage supply coil 39a. This wire passes through the force sensor 38a then into the wiping device 47a before being wound around the two wire guides 36 and 37. The wire 44 leaves the wire guides to leave in the wiping device 47c, then in the force sensor 38c before being taken up by a receiving coil 39c. Electronic and information means illustrated diagrammatically in FIG. 2 by lepided shields connected to one another by broken lines make it possible, from voltage measurements made by the sensors 38a and 38c, to manage the gearmotors 40a and 40c of the coils respectively. al imentation and reception as well as the geared motors 50 and 51 actuating the wire guides 36 and 37. By geared motors means the association of a motor, preferably electric, and a gearbox reducing the speed of rotation of the output shaft. According to the programs loaded in the computer means, these can for example generate a predetermined tension in the wires by controlling the flow rate and the recovery of the coils 39a and 39c as described in more detail in the description FR 2 254 948. The tension generator can also be formed from a cylinder not shown and pressing with a controlled pressure on the upper ply of wire. A distributor of cutting abrasive liquid 40 is in the form of a longitudinal tank flared upwards, filled with liquid fed from the bottom by means of a feed, not shown, and in an amount just sufficient for this liquid to emerge above the edges. anterior and posterior without overflowing. The distributor 40 is placed on the side of the wire guide 36 when the wire is unwound from the reel 39a towards the reel 39c.
Les dispositifs 47a et 47c de nettoyage de fil peuvent utiliser un jet d'air comprimé transversal ou longitudinal au milieu d'un venturi. Ces dispositifs peuvent également comprendre un ou plusieurs galets garnis de feutre et tournant en sens inverse par rapport au sens de déplacement du fil. The wire cleaning devices 47a and 47c can use a transverse or longitudinal compressed air jet in the middle of a venturi. These devices can also include one or more rollers filled with felt and turning in opposite direction to the direction of movement of the wire.
Une buse d'air longitudinale non représentée peut être disposée entre les deux guide-fils au milieu des nappes pour souffler en permanence un air froid contre le lingot et ainsi le refroidir. Ce dispositif de refroidissement distinct permet d'éviter l'emploi du liquide abrasif comme fluide de refroidissement, donc d'en minimiser la consommation, réduisant d'autant les coûts d'exploitation de la machine. A longitudinal air nozzle, not shown, can be placed between the two wire guides in the middle of the sheets to permanently blow cold air against the ingot and thus cool it. This separate cooling device makes it possible to avoid the use of abrasive liquid as a cooling fluid, and therefore to minimize consumption, thereby reducing the operating costs of the machine.
Les guide-fils 36 et 37 sont des cylindres métalliques pleins dont la surface extérieure est revêtue d'une couche anti-adhêsive en plastique ou polymère dur tel que celui vendu sous la dénomination VULCOLAN. Dans cette surface extérieure est taillée une suite de rainures circulaires côte-à-côte dont le pas défini l'épaisseur des futures plaquettes. Ces rainures ont, vues en section transversales, une forme en V orientées vers l'intérieur du cylindre. En référence aux figures 1 et 2, on constate que le bâti et le parcours du fil 44 sont rigoureusement symétriques par rapport au plan vertical médian orthogonal aux guide-fils. Cette symétrie permet d'utiliser le fil coupant se déplaçant indifféremment dans un sens ou dans l'autre. En d'autres termes, la bobine 39a devient alternativement la bobine d'alimentation ou de réception et réciproquement pour la bobine 39c. Toutefois, lors de chaque changement de sens de parcours, il convient de déplacer le dispositif d'alimentation en fluide abrasif 40 près du guide-fil 36 ou 37. Cette symétrie dans l'architecture de l'unité de clivage fait que les efforts d'action et de réaction entre le lingot et la nappe de coupe se répartissent tangentiel lement de manière égale entre les flasques 11 et 12. The wire guides 36 and 37 are solid metal cylinders, the outer surface of which is coated with a non-stick layer of plastic or hard polymer such as that sold under the name VULCOLAN. In this outer surface is cut a series of side-by-side circular grooves, the pitch of which defines the thickness of the future plates. These grooves have, seen in cross section, a V shape oriented towards the inside of the cylinder. Referring to Figures 1 and 2, we see that the frame and the path of the wire 44 are rigorously symmetrical with respect to the vertical median plane orthogonal to the wire guides. This symmetry makes it possible to use the cutting wire moving indifferently in one direction or the other. In other words, the coil 39a alternately becomes the supply or reception coil and vice versa for the coil 39c. However, during each change of direction of travel, it is necessary to move the abrasive fluid supply device 40 near the wire guide 36 or 37. This symmetry in the architecture of the cleavage unit means that the action and reaction forces between the ingot and the cutting ply are distributed tangentially equally between the flanges 11 and 12.
Le dispositif de gestion de mouvement du lingot à scier gère quatre mouvements pouvant être liés entre eux par des fonctions mathématiques dans les moyens informatiques et actionnés séparément ou en synchronisme par les moyens électroniques et électro-techniques pour générer des faces de coupe particulières. Ce dispositif de gestion de mouvement du lingot comporte : The movement management device of the saw ingot manages four movements which can be linked together by mathematical functions in computer means and actuated separately or in synchronism by electronic and electro-technical means to generate particular cutting faces. This ingot movement management device comprises:
1. le mouvement suivant l'axe vertical Z en montée et en descente,  1. the movement along the vertical axis Z up and down,
2. le mouvement longitudinal du lingot suivant l'axe des2. the longitudinal movement of the ingot along the axis of
X parallèle aux guide-fils, X parallel to the wire guides,
3. la rotation du lingot autour d'un axe sous-jacent parallèle à l'axe des X pour oscillations,  3. the rotation of the ingot around an underlying axis parallel to the X axis for oscillations,
4. la rotation autour de l'axe vertical Z pour orientation de l'axe du lingot à scier par rapport à celui des guide-fils.  4. rotation around the vertical axis Z for orientation of the axis of the ingot to be sawn with respect to that of the wire guides.
En référence à la figure 1, le dispositif de mouvement de montée et descente verticales selon l'axe Z comprend une console 19 dont la face verticale 17 est montée sur le bâti par deux glissières à galets à montage précontraint sans jeu. Les cages 21a, 21b et 22a (22b non visible) des glissières sont solidaires des bords latéraux de la face verticale 17 et ces cages coulissent sur des rails de guidage 23 et 24 solidaires des colonnes et 2 et 16 du bâti. Le déplacement vertical de la consoleWith reference to FIG. 1, the device for vertical up and down movement along the Z axis comprises a console 19, the vertical face 17 of which is mounted on the frame by two roller slides with pre-stressed mounting without play. The cages 21a, 21b and 22a (22b not visible) of the slides are secured to the lateral edges of the vertical face 17 and these cages slide on guide rails 23 and 24 secured to the columns and 2 and 16 of the frame. Vertical movement of the console
19 est réalisé grâce à un dispositif de vis et écrous à billes 29 actionnés par un moteur à codeur incrémental 28 implanté verticalement entre le socle 1 du bâti et le dessous de la face horizontale 18 de la console suivant un axe vertical passant Z par le centre de gravité du lingot. Cette force de montée est mesurée en continu par les moyens électroniques et informatiques pour être éventuellement régulée par rapport à un point de consigne qui peut être fixe ou qui peut varier suivant une fonction mathématique exploitée par les moyens informatiques. 19 is produced by means of a screw and nut device balls 29 actuated by an incremental encoder motor 28 installed vertically between the base 1 of the frame and the underside of the horizontal face 18 of the console along a vertical axis Z passing through the center of gravity of the ingot. This rise force is measured continuously by electronic and computer means to be optionally regulated with respect to a set point which can be fixed or which can vary according to a mathematical function exploited by computer means.
Cette forme en équerre de la console 19 avec son plan horizontal 18 et son plan vertical 17 fait qu'il est possible de maintenir le plateau 18 rigoureusement horizontal par un assujettissement efficace de la face verticale 17 contre et parallèle à celle du bâti matérial isé par les colonnes 2 et 16. Cet assujettissement comprend sur la gauche un rail de guidage 23 solidaire de la colonne 2 et sur la droite un rail de guidage 24 solidaire de la colonne 16. La face verticale 17 comprend en son bord latéral gauche une cage à galets supérieure 21a et une seconde inférieure 21b et en son bord latéral droit de manière identique une cage à galets supérieure 22a et une cage inférieure non représentée. Lorsque ces cages à galets sont engagées dans le rail du bâti correspondant, cet assujettissement autorise seulement une translation verticale mais empêche toute déviation notamment par coincement en rotation autour de l'axe Y orthogonal ou par basculement du plateau vers l'avant soit une rotation autour du bord inférieur du plan 17. De plus, les épaisseurs des plansThis angled shape of the console 19 with its horizontal plane 18 and its vertical plane 17 makes it possible to keep the plate 18 strictly horizontal by effectively securing the vertical face 17 against and parallel to that of the material frame columns 2 and 16. This securing comprises on the left a guide rail 23 secured to column 2 and on the right a guide rail 24 secured to column 16. The vertical face 17 comprises a cage at its left lateral edge upper rollers 21a and a second lower 21b and at its right lateral edge in an identical manner an upper roller cage 22a and a lower cage not shown. When these roller cages are engaged in the rail of the corresponding frame, this securing only allows a vertical translation but prevents any deviation in particular by jamming in rotation around the orthogonal axis Y or by tilting of the plate towards the front is a rotation around of the lower edge of the plane 17. In addition, the thicknesses of the planes
18 et 17 sont calculées de telle sorte que le centre de gravité de cette console 19 se situe dans le plan horizontal 18 en un point par lequel passe l'axe vertical d'action de l'actuateur 29 et où sera également disposé le lingot à découper. De cette manière, l'actuateur 29 supporte entièrement le poids de la console et aucune force d'arrachement n'apparaît au niveau des cages à galets 21 et 22. 18 and 17 are calculated so that the center of gravity of this console 19 is in the plane horizontal 18 at a point through which passes the vertical axis of action of the actuator 29 and where the ingot to be cut will also be arranged. In this way, the actuator 29 fully supports the weight of the console and no breakout force appears at the level of the roller cages 21 and 22.
Bien entendu, l'actuateur 29 peut également être un vérin hydraulique alimenté par une pompe au travers d'un distributeur ou un vérin à air comprimé avec variateur de pression, ces organes de commande étant en tous les cas contrôlés par des moyens électroniques et informatiques. Of course, the actuator 29 can also be a hydraulic cylinder powered by a pump through a distributor or a compressed air cylinder with pressure variator, these control members being in all cases controlled by electronic and computer means .
En référence à la figure 3, le dispositif de mouvement longitudinal parallèlement à l'axe X des guide- fils est réalisé grâce à un plateau 26 coulissant à l'intérieur d'une rainure ménagée dans le plan horizontal 18. De préférence, ce coulissement du plateau 26 est réalisé grâce à des glissières à galets intercalées entre ce plateau et la console. Le mouvement de translation est produit par une vis et êcrou à bil les à montage précontraint sans jeu entraîné par un motoréducteur 27. De faible amplitude, ce mouvement suivant l'axe des X a pour fonction d'une part d'ajuster si nécessaire la position longitudinale du lingot et d'autre part d'effectuer en fin de clivage une découpe latérale pour séparer le lingot feuilleté de son support. Bien entendu, de tels mouvements imprimés par le motoréducteur 27 sont contrôlés par les moyens électroniques et informatiques selon la procédure propre au lingot. Sur le plateau 26 décrit précédemment est. installé un second dispositif d'oscillation permettant de donner au lingot un déplacement rotatoire centré sur un axe horizonal situé sous le lingot dans le plan orthogonal médian de la nappe de coupe. Ce dispositif comprend une première plaque 30 dont la surface supérieure est bombée en portion de cylindre convexe, sur lequel est disposée une seconde plaque 31 dans la face inférieure est convexe complémentaire à celle supérieure de la plaque 30. Cette plaque 31 peut être déplacée grâce à un motoréducteur 42 d'avant en arrière selon l'arc de cercle de la jointure cylindrique. Ce dispositif peut être mis à profit pour faire osciller le lingot 43 d'avant en arrière avec une amplitude et une fréquence prédéterminées permettant de contrôler l'arc de contact en le fil et le lingot et réaliser en même temps une rectification fine des faces des pièces du fait que ces fils effectuent un sciage croisé pendant cette oscillation. Toujours en référence à la figure 3, le dispositif de gestion du mouvement du bloc comprend, par dessus les éléments décrits précédemment, un dispositif d'orientation de l'axe longitudinal du lingot par rapport à l'axe des guide-fils et ce par une rotation plus ou moins importante autour de l'axe vertical Z. Ce dispositif comprend une embase 32 avec en son centre un pivot pénétrant dans un orifice circulaire ménagé en correspondance dans la face inférieure du plateau pivotant 33. Ce dispositif est également muni de moyens de mesure angulaire ainsi que moyens de blocage en sa nouvelle position du plateau pivotant 33 sur l'embase 32. Cette possibilité d'orientation de l'axe du lingot par rapport à celui des guide-fils est nécessaire pour rendre co-planaire le plan de cristallisation du lingot et celui vertical de découpe par la nappe. With reference to FIG. 3, the longitudinal movement device parallel to the axis X of the wire guides is produced by means of a plate 26 sliding inside a groove made in the horizontal plane 18. Preferably, this sliding of the plate 26 is produced by means of roller slides inserted between this plate and the console. The translational movement is produced by a bolt and nut with pre-stressed mounting without backlash driven by a geared motor 27. Of small amplitude, this movement along the X axis has the function on the one hand of adjusting if necessary longitudinal position of the ingot and on the other hand to perform a lateral cut at the end of cleavage to separate the laminated ingot from its support. Of course, such movements printed by the geared motor 27 are controlled by electronic and computer means according to the procedure specific to the ingot. On the plate 26 described previously is. installed a second oscillation device making it possible to give the ingot a rotary movement centered on a horizontal axis situated under the ingot in the median orthogonal plane of the cutting ply. This device comprises a first plate 30, the upper surface of which is curved into a portion of a convex cylinder, on which a second plate 31 is disposed in the lower face is convex complementary to that of the upper of the plate 30. This plate 31 can be moved thanks to a gear motor 42 back and forth along the arc of the cylindrical joint. This device can be used to oscillate the ingot 43 back and forth with a predetermined amplitude and frequency making it possible to control the contact arc in the wire and the ingot and at the same time perform a fine grinding of the faces of the parts of the fact that these wires cross-saw during this oscillation. Still with reference to FIG. 3, the device for managing the movement of the block comprises, above the elements described above, a device for orienting the longitudinal axis of the ingot relative to the axis of the wire guides, and this by a more or less significant rotation about the vertical axis Z. This device comprises a base 32 with in its center a pivot penetrating into a circular orifice formed in correspondence in the underside of the pivoting plate 33. This device is also provided with means angular measurement and locking means in its new position of the pivoting plate 33 on the base 32. This possibility of orientation of the ingot axis by compared to that of the wire guides is necessary to make the plane of crystallization of the ingot and the vertical plane of cutting by the web co-planar.
En référence aux figures 4, l'unité de clivage est également complétée d'un dispositif d'extraction du lingot découpé. Ce dispositif comprend deux coquilles antagonistes 70,73 ayant une forme en portion de cylindre de diamètre identique à celui du lingot à retier. La coquille antérieure 70 est tenue par deux bras 68 et 79 à un tube 61 mobile en rotation autour d'un axe 66. La coquille postérieure 73 est tenue sur la droite par un bras 77 à un cylindre 63 situé par dessus le tube 61 et sur la gauche par un bras 84 à un cylindre 65 également situé par dessus le tube 61. Ces tubes 63 et 65 sont seulement mobiles en rotation par rapport au tube 61. Sur le côté gauche, une goupille 83 orthogonale et solidaire de l'axe 66 traverse respectivement des rainures hélicoïdales 64 du tube 61 et 82 du cylindre 65. De même du côté droit, une goupille 81 orthogonale et solidaire de l'axe 66 traverse respectivement une rainure hélicoïdale 62 du tube 61 et une raimure hélicoïdale 80 du cylindre 63. Ainsi, lorsque l'axe 66 est déplacé en translation par le motoréducteur 60, le tube 61 et les cylindres 63,65 étant empêchés en ce mouvement de translation par des moyens non représentés, le déplacement respectif des goupilles 81 et. 83 dans les rainures forcent l'écartement ou le rapprochement des coquilles 70,73 antagonistes. Ainsi, il est possible de contrôler à volonté la prise ou le relâchement du lingot 43 par ce dispositif d'extraction. Deux patins d'extrémité 67 et 78 permettent de déplacer cet ensemble par des rails non illustrés. La face externe des coquilles 70 et 73 est également munie de broches orientées vers le bas 71a, b et c. En relation avec des douilles 91 situées au fond d'un bac de lavage 90 tel qu'illustré sur la figure 5, ces broches permettent le maintien en position de ces coquilles 70,73 contenant le lingot découpé au fond du bac de lavage une fois que les bras 68,77,79 et 84 sont désolidarisés des coquilles. Il est alors possible d'effectuer un lavage du lingot découpé c'est-à-dire de retirer entre les plaquettes les résidus pâteux apparus lors du sciage. Dans ce bac 90, le solvant de lavage peut être mis en circulation par une pompe en partant du haut du lingot maintenant feuilleté, ce solvant entraînant par ruissellement le mélange de sciure et de produit abrasif qui se dépose au fond du bac 90 où le solvant est repris par la pompe de circulation. Cette unité de lavage peut être par ailleurs pourvue d'un autre automate de manipulation prélevant dans le bac les plaquettes nettoyées une par une et les posant sur un tapis de transfert pour traitements successifs. With reference to FIGS. 4, the cleavage unit is also completed with a device for extracting the cut ingot. This device comprises two opposing shells 70, 73 having a shape in the form of a cylinder of diameter identical to that of the ingot to be removed. The front shell 70 is held by two arms 68 and 79 to a tube 61 movable in rotation about an axis 66. The rear shell 73 is held on the right by an arm 77 to a cylinder 63 located above the tube 61 and on the left by an arm 84 to a cylinder 65 also located above the tube 61. These tubes 63 and 65 are only movable in rotation relative to the tube 61. On the left side, a pin 83 orthogonal and integral with the axis 66 crosses respectively helical grooves 64 of the tube 61 and 82 of the cylinder 65. Similarly on the right side, a pin 81 orthogonal and integral with the axis 66 respectively crosses a helical groove 62 of the tube 61 and a helical groove 80 of the cylinder 63 Thus, when the axis 66 is moved in translation by the gear motor 60, the tube 61 and the cylinders 63, 65 being prevented in this translational movement by means not shown, the respective displacement of the pins 81 and. 83 in the grooves force the separation or the bringing together of the opposing shells 70,73. Thus, it is possible to control at will the setting or the release of the ingot 43 by this extraction device. Two end pads 67 and 78 allow this assembly to be moved by rails not shown. The external face of the shells 70 and 73 is also provided with pins oriented downwards 71a, b and c. In relation to sockets 91 located at the bottom of a washing tank 90 as illustrated in FIG. 5, these pins allow these shells 70,73 containing the ingot cut at the bottom of the washing tank to be held in position once that the arms 68, 77, 79 and 84 are separated from the shells. It is then possible to wash the cut ingot, that is to say to remove between the plates the pasty residues which appeared during sawing. In this tank 90, the washing solvent can be circulated by a pump starting from the top of the ingot now laminated, this solvent causing the mixture of sawdust and abrasive product to run off which is deposited at the bottom of tank 90 where the solvent is taken up by the circulation pump. This washing unit can also be provided with another handling automaton taking the cleaned platelets one by one from the tank and placing them on a transfer mat for successive treatments.
La figure 6 illustre une machine-outil réalisée selon l'invention et prévue pour la découpe de lingot 143 important, c'est-à-dire une longueur de l'ordre de 800 mm pour un diamètre de 200 mm. Dans de tels lingots il est possible de découper simultanément environ 2 000 plaquettes. Toutefois, on comprendra aisément que les forces d'action et de réaction entre la nappe de coupe et le lingot sont sensiblement augmentées. De plus, pour ménager un espace suffisant au lingot lors de l'opération de sciage, il convient de prévoir quatre guide-filsFIG. 6 illustrates a machine tool produced according to the invention and intended for cutting large ingot 143, that is to say a length of the order of 800 mm for a diameter of 200 mm. In such ingots it is possible to cut approximately 2,000 wafers simultaneously. However, it will be readily understood that the action and reaction forces between the cutting web and the ingot are significantly increased. In addition, to provide sufficient space for the ingot during the sawing operation, four wire guides should be provided.
136,137,138 et 139 autour desquels est enroulé le fil coupant 144. Le bâti monobloc de cette machine comprend un socle 101, deux parois latérales 102 confortées en haut par deux traverses 114 et 115 et présentant respectivement deux flasques latérales 111 et 112. Dans la f lasque latérale gauche 111 sont ménagés les ouvertures prévues pour les axes de guide-fils136,137,138 and 139 around which the cutting wire 144. is wound. The one-piece frame of this machine comprises a base 101, two side walls 102 supported at the top by two crosspieces 114 and 115 and having respectively two side flanges 111 and 112. In the left side f lasque 111 are formed the openings provided for the axes of the wire guides
104,106,108 et 110 et dans la flasque droite 112 les orifices d'axe de guide-fils 103,105,107 et 109. 104, 106, 108 and 110 and in the right flange 112 the thread guide pin holes 103, 105, 107 and 109.
Le fil coupant quitte une bobine d'alimentation 139 pour d'abord passer dans un dispositif d'amortissement de tension 146 avant de pénétrer à l'intérieur du bâti où il est mis sous tension avant d'être enroulé autour des guide-fils. On retrouve un dispositif similaire du côté droit de la machine jusqu'à la bobine réceptrice 148. Comme précédemment, la face frontale du bâti est complétée de part et d'autre par deux rails 123 et 124. La console 119 en forme d'équerre comprend comme précédemment un plan horizontal 118 et un plan vertical 117 maintenus contre les rails de guidage 123 et 124 par des cages à galets dont seulement celles du côté gauche 121 sont, visibles. Cette console 119 est déplacée verticalement par l'actuateur sous-jacent 129. The cutting wire leaves a supply coil 139 to first pass through a tension damping device 146 before entering the interior of the frame where it is tensioned before being wound around the wire guides. There is a similar device on the right side of the machine up to the take-up reel 148. As before, the front face of the frame is completed on either side by two rails 123 and 124. The console 119 in the form of a square as before comprises a horizontal plane 118 and a vertical plane 117 held against the guide rails 123 and 124 by roller cages of which only those on the left side 121 are visible. This console 119 is moved vertically by the underlying actuator 129.
Compte-tenu des dimensions de cette machine de coupe, il peut s'avérer utile de prévoir également un dispositif de mise en place initial du fil coupant sur les guide-fils dont seule la partie supérieure 160 est illustrée pour une meil leure clarté de la figure. Ce dispositif peut comprendre un rail de forme générale carrée aux angles arrondis sur la face intérieure duquel tourne un chariot. Ce rail sensiblement carré est disposé perpendiculairement autour des guide-fils et il est déplacé en translation le long de ces guide-fils par dess moyens non illustrés. Soit le chariot porte une bobine de fil qu'elle dévide, soit il tient seulement l'extrémité du fil et l'on doit faire tourner les guide-fils en cours d'installation pour dévider directement la bobine 139. Sur la figure 7 est illustré le dispositif d'extraction du lingot 143 découpé spécialement prévu pour la machine illustrée sur la figure 6. Ce dispositif comprend un automate monté sur une traverse 198 venant sur le dessus du bâti, cet automate comprenant des moyens 194 pour le mouvement vertical, des moyens 192 pour une translation selon l'axe X et un bras 190 pouvant tourner autour de l'axe V. A l'extrémité de ce bras 190 est situé un dispositif à pince 161 dont chaque branche porte respectivement une coquille en forme de portion de cylindre 170 et 173 appréhendant le lingot. Des moyens permettent de tourner cette pince autour de l'axe W. Comme précédemment, ces coquilles 170 et 173 disposent de moyens telles que des broches permettant de les fixer solidement au fond du bac de lavage. Compte-tenu des dimensions et de la géométrie de ce bâti, il est possible d'effectuer la découpe simultanée de nombreuses plaquettes dans un seul lingot et ce sans aucune vibration ni déflexion assurant une qualité appréciée pour les plaquettes résultantes notamment en planêité et absence de contraintes mécaniques induites. La gestion de cette machine par des moyens électroniques et informatiques permet de suivre à tout moment le bon déroulement de l'opération de sciage et ce avec un personnel réduit. Son rendement important en font également une machine appréciée d'un point de vu économique. De nombreuses améliorations peuvent être apportées à cette unité de clivage dans le cadre de cette invention. Given the dimensions of this cutting machine, it may prove useful to also provide an initial device for placing the cutting wire on the wire guides, of which only the upper part 160 is illustrated for better clarity of the figure. This device can comprise a rail of generally square shape with rounded angles on the inner face of which a carriage turns. This substantially square rail is arranged perpendicularly around the wire guides and it is moved in translation along these wire guides by dess means not shown. Either the carriage carries a coil of wire which it unwinds, or it only holds the end of the wire and the wire guides must be rotated during installation to directly unwind the coil 139. In Figure 7 is illustrated the device for extracting the ingot 143 cut specially provided for the machine illustrated in FIG. 6. This device comprises an automaton mounted on a cross member 198 coming on top of the frame, this automaton comprising means 194 for vertical movement, means 192 for translation along the X axis and an arm 190 which can rotate around the V axis. At the end of this arm 190 is located a clamp device 161 each branch of which respectively carries a shell in the form of a portion of cylinder 170 and 173 apprehending the ingot. Means make it possible to turn this clamp around the axis W. As previously, these shells 170 and 173 have means such as pins making it possible to fix them securely to the bottom of the washing tub. Given the dimensions and the geometry of this frame, it is possible to simultaneously cut numerous plates in a single ingot and this without any vibration or deflection ensuring an appreciated quality for the resulting plates in particular in flatness and absence of induced mechanical stresses. The management of this machine by electronic and computer means makes it possible to follow the smooth running of the sawing operation at all times and this with a reduced staff. Its high yield also makes it an appreciated machine from an economic point of view. Many improvements can be made to this cleavage unit in the context of this invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Unité de clivage par abrasion pour la découpe d'un lingot (143) de matériau dur en une pluralité de plaquettes comprenant au moins deux cylindres guide-fils (136,137) identiques, horizontaux, parallèles, disposés en vis-à-vis et tournant en synchronisme, un fil (144) dévidé d'une bobine d'alimentation (139) puis enroulé sous tension autour des guide-fils pour former au moins une nappe de coupe avant d'être repris par une bobine de réception (148), et un actuateur (129) agissant selon un axe vertical (Z) passant par le centre de gravité du lingot (143) pour lever une console (119) supportant ce lingot et l'appliquer contre la nappe de coupe caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti (102) monobloc symétrique par rapport au plan vertical médian, orthogonal aux guide-fils, le bâti présentant deux flasques latérales supérieures (111,112) qui supportent de part et d'autre les guide-fils (136,137) et comportant en sa partie inférieure des moyens de guidage (123) de la console (119) supportant le lingot (143). 1. Abrasion cleavage unit for cutting an ingot (143) of hard material into a plurality of plates comprising at least two identical guide cylinders (136,137), horizontal, parallel, arranged opposite and rotating in synchronism, a wire (144) unwound from a supply reel (139) then wound under tension around the wire guides to form at least one cutting ply before being taken up by a receiving reel (148) , and an actuator (129) acting along a vertical axis (Z) passing through the center of gravity of the ingot (143) to lift a console (119) supporting this ingot and apply it against the cutting web, characterized in that it comprises a monobloc frame (102) symmetrical with respect to the median vertical plane, orthogonal to the wire guides, the frame having two upper lateral flanges (111,112) which support the wire guides (136,137) on both sides and comprising its lower part of the guide means (123) of the console (119) supporting the ingot (143).
2. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la console (119) supportant le lingot (143) a une forme d'équerre ayant son plan vertical (117) orienté vis-à-vis du bâti, et en ce que les moyens de guidage comprennent sur chaque bord latéral du plan vertical (117) de la console (119) au moins une cage à galets (121) engagés dans un rail de guidage (123) vertical situé en correspondance sur le bâti. 2. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that the console (119) supporting the ingot (143) has a square shape having its vertical plane (117) oriented with respect to the frame, and in that that the guide means comprise on each lateral edge of the vertical plane (117) of the console (119) at least one roller cage (121) engaged in a vertical guide rail (123) located correspondingly on the frame.
3. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'actuateur (129) consiste en une vis et écrou à billes entraîné par un moteur à courant continu avec codeur incrémental, ce moteur étant contrôlé par des moyens électroniques et informatiques qui gèrent la montée du lingot selon une procédure de coupe de lingot préétablie pour le lingot. 3. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that the actuator (129) consists of a ball screw and nut driven by a DC motor with incremental encoder, this motor being controlled by electronic and computer means which manage the rise of the ingot according to a pre-established ingot cutting procedure for the ingot.
4. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'actuateur (129) consiste en un vérin hydraulique alimenté par une pompe au travers d'un distributeur contrôlé par des moyens électroniques et informatiques qui gèrent la montée du lingot selon une procédure de coupe préétablie pour le lingot. 4. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that the actuator (129) consists of a hydraulic cylinder supplied by a pump through a distributor controlled by electronic and computer means which manage the rise of the ingot according to a pre-established cutting procedure for the ingot.
5. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'actuateur (129) consiste en un vérin à air comprimé avec variateur de pression contrôlé par des moyens électroniques et informatiques qui gèrent la montée du lingot selon une procédure de coupe préétablie pour le lingot. 5. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that the actuator (129) consists of a compressed air cylinder with a pressure variator controlled by electronic and computer means which manage the rise of the ingot according to a pre-established cutting procedure for the ingot.
6. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plan horizontal (18) de la console en êquerre (19) comporte un plateau (26) coulissant paral lèlement à l'axe des guide-fils à l'intérieur d'une rainure ménagée dans le plan horizontal (18), et ceci grâce à des glissières à galets, ainsi que des moyens mécaniques, électro-techniques ou hydrauliques pour fixer la position du plateau (26) dans le plan horizontal (18) de la console. 6. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that the horizontal plane (18) of the bracket console (19) comprises a plate (26) sliding parallel to the axis of the wire guides inside d '' a groove formed in the horizontal plane (18), and this by means of roller slides, as well as mechanical, electro-technical or hydraulic means to fix the position of the plate (26) in the horizontal plane (18) of the console.
7. Unité de clivage selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens pour fixer la position du plateau (26) dans le plan horizontal (18) de la console (19) comprennent une vis engagée au travers de billes dans un orifice taraudé du plateau (26) et entraînée par un motoréducteur (27) qui est contrôlé par des moyens électroniques et informatiques selon une procédure de coupe préétablie pour le lingot. 7. Cleavage unit according to claim 6, characterized in that the means for fixing the position of the plate (26) in the horizontal plane (18) of the console (19) comprise a screw engaged through balls in a threaded orifice of the plate (26) and driven by a geared motor (27) which is controlled by electronic and computer means according to a pre-established cutting procedure for the ingot.
8. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plan horizontal (18) de la console en êquerre (19) comporte un plateau tournant (32,33) avec moyens de blocage en position permettant d'ajuster par rotation autour de l'axe vertical (Z) l'orientation de l'axe du lingot par rapport à l'axe des guide-fils. 8. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that the horizontal plane (18) of the bracket console (19) comprises a turntable (32,33) with means for locking in position allowing adjustment by rotation around from the vertical axis (Z) the orientation of the axis of the ingot relative to the axis of the wire guides.
9. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plan horizontal (18) de la console en êquerre (19) comprend un plateau oscillant (30,31) autour d'un axe horizontal situé sous le lingot dans le plan médian orthogonal à la nappe de coupe et parallèle aux guide-fils, lequel plateau est animé par un motoréducteur (42) lui-même contrôlé par des moyens électroniques et informatiques pour imprimer au plateau (30,31) des oscillations d'amplitude et de fréquence dépendantes de la procédure de coupe préétablie pour le lingot. 9. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that the horizontal plane (18) of the bracket console (19) comprises a swash plate (30,31) around a horizontal axis located under the ingot in the plane median orthogonal to the cutting plane and parallel to the wire guides, which plate is driven by a geared motor (42) itself controlled by electronic and computer means to print on the plate (30,31) oscillations of amplitude and frequency dependent on the pre-established cutting procedure for the ingot.
10. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est complétée par un dispositif d'extraction du lingot découpé comprenant au moins une pince (161,61/68/84) dont les deux branches portent respectivement une coquil le antagoniste (70/73,170/173) de forme identique en portion de cylindre, laquelle pince est déplacée par un automate programmable (190/192/194/198). 10. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that it is completed by a device for extracting the cut ingot comprising at least one clamp (161,61 / 68/84), the two branches of which carry respectively a shell the antagonist (70 / 73,170 / 173) of identical shape in portion of cylinder, which clamp is moved by a programmable automaton (190/192/194/198).
11. Unité de clivage selon la revendication 10, caractérisée en ce que les coquilles (70/73,170/173) sont munies sur leurs faces extérieures de broches (71) prévues pour être insérées dans des douil les (91) correspondantes situées au fond d'un bac de lavage (90) afin d'assurer le positionnement et maintien dans ce bac des. coquilles (70/73,170/173) immobilisant lors du lavage le lingot (43) découpé. 11. Cleavage unit according to claim 10, characterized in that the shells (70 / 73,170 / 173) are provided on their outer faces with pins (71) intended to be inserted in the corresponding bushings (91) located at the bottom of 'a washing tank (90) in order to ensure the positioning and maintenance in this tank of. shells (70 / 73,170 / 173) immobilizing the ingot (43) cut during washing.
12. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la nappe de fil coupant (44) est imbibée en liqueur abrasive par en dessous grâce à un distributeur (40) longitudinal à niveau constant. 12. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that the cutting wire sheet (44) is soaked in abrasive liquor from below thanks to a distributor (40) longitudinal at constant level.
13. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le lingot (43) est refroidi pendant le clivage par une buse longitudinale soufflant de l'air froid. 13. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that the ingot (43) is cooled during cleavage by a longitudinal nozzle blowing cold air.
14. Unité de clivage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'el le est complétée par un dispositif (160) de mise en place initial du fil 144 sur les guide-fils. 14. Cleavage unit according to claim 1, characterized in that it is supplemented by a device (160) for initial positioning of the wire 144 on the wire guides.
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