EP2228186A2 - Wire saw device - Google Patents

Wire saw device Download PDF

Info

Publication number
EP2228186A2
EP2228186A2 EP10156251A EP10156251A EP2228186A2 EP 2228186 A2 EP2228186 A2 EP 2228186A2 EP 10156251 A EP10156251 A EP 10156251A EP 10156251 A EP10156251 A EP 10156251A EP 2228186 A2 EP2228186 A2 EP 2228186A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wire
sensor
cutting
wire saw
saw apparatus
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Withdrawn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
EP10156251A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2228186A3 (en
Inventor
Albrecht Odenstein
Jochen Taubert
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Schott Solar AG
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 Schott Solar AG filed Critical Schott Solar AG
Publication of EP2228186A2 publication Critical patent/EP2228186A2/en
Publication of EP2228186A3 publication Critical patent/EP2228186A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/08Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with saw-blades of endless cutter-type, e.g. chain saws, i.e. saw chains, strap saws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/10Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with provision for measuring

Definitions

  • the invention relates to a wire saw apparatus according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to wire sawing apparatus, which in a first application for sawing or cutting a crystalline billet or ingot into several blocks or bricks or in a second application for sawing or Slicing blocks or bricks to serve in wafers.
  • this is also understood to mean a wire-saw apparatus which comprises a squaring of cylindrical monocrystalline material, such as e.g. B. silicon, in blocks or the multicrystalline silicon in the form of cuboid bars divided into blocks or bricks and is commonly referred to as Squarer.
  • the crystalline billets or ingots to be cut have previously been produced by a crystal growing process.
  • external saws with diamond-coated saw blades or band saws were used.
  • the squaring is done by dicing by means of a sawing wire through a corresponding wire-sawing device, to which a first application of the invention relates.
  • the squaring turns one originally round monocrystalline ingot into one square block with rounded corners or a square, multicrystalline large ingot several blocks with square cross section.
  • a second application relates to a wire sawing apparatus used to make wafers of both multicrystalline and monocrystalline material, particularly silicon. In the process, the blocks or bricks created during the squaren are sawn into disk-shaped wafers.
  • the sawing wire may be a high-tensile strength steel wire, which may additionally have embedded on its surface, for example in a nickel alloy, diamond grains. However, it may also be made of innumerable individual fibers existing plastic wire having on its surface abrasive grains (see, eg WO 2003/041899 ).
  • the wire does not come into direct contact with the material (silicon). Because the sawing frames are sprayed with a mixture of glycol or oil and silicon carbide grains, which is commonly called "slurry".
  • the silicon carbide acts as an abrasive medium, which causes the actual sawing of the material. Thus, in the narrow sense, it is not a sawing, but a Drahttrennläppen.
  • the invention is also to improve the wire guide in the known as Squarer wire saw devices that are used for sawing or Cutting a crystalline ingot into a plurality of blocks to form a preferably square wire array of preferably intersecting cutting wires or cutting wire sections.
  • the invention is not intended to be limited to this type of wire-sawing apparatus.
  • the cutting wire is passed over a plurality of wire guide discs and moved longitudinally under tension, each wire guide disc having a plurality of grooves for guiding the cutting wire.
  • a plurality of wire guide discs are rotatably mounted in an arrangement, which is also referred to as wire guide roller.
  • the wire guide discs are mounted at defined intervals to achieve the desired cutting widths.
  • Another type of wire saw apparatus is for example from DE 100 03 240 A1 known.
  • This wire saw device is a multi-wire saw and is used in particular for sawing a silicon ingot into a plurality of wafers or semiconductor wafers.
  • the apparatus has a wire group in which a cutting wire is guided over a plurality of grooved rolls, the grooves being spaced apart from each other as required by the thickness of the desired wafers.
  • these rollers act as multi-groove or grooved roller or cylindrical wire guide rollers.
  • This device also referred to as a multi-wire saw, is used for the process of wafer sawing.
  • wire saw devices have in common that they in addition to the aforementioned wire guide elements, so the wire guide rollers (Multi Wire saw) or joined together to wire guide rollers wire guide wheels (squarer) for determining the product geometry precision guidance of the engaged wire sections, also also have other wire guide elements for the purpose of defining the wire path, which are referred to in more detail as wire guide discs, pulleys, guide rollers or Umlenkzylinderrollen.
  • the wire-saw device has at least one sensor which is arranged in a surrounding area of at least one of the wire guide elements and which detects a change in the current position of the cutting wire relative to a predetermined position as an optimal position transverse to the longitudinal axis of the cutting wire.
  • the wire sawing apparatus therefore comprises at least one sensor arrangement which serves to monitor the position of the guided wire in the vicinity of wire guide elements and thus in particular to monitor the wire guide in the device and / or the state of wear of the wire guide elements and / or the wire tension ,
  • any type of wire-guiding elements are considered, in particular considered wire guide wheels, pulleys, guide rollers or Umlenkzylinderrollen.
  • the respective sensor can be a spatially resolving sensor or detector, that is to say be such that it detects a spatially resolved change in the current position of the cutting wire.
  • a spatially resolved change in the position of the cutting wire in the vicinity of a wire guide disc provides the indication of a wire jump in one of the adjacent grooves, or provides the indication of an unacceptable wear of the guide roller or on an unacceptable wear of a Umlenkzylinderrolle or on an associated state change of the cutting wire.
  • the respective sensor may be a time-resolved sensor or detector, that is to be so designed to detect a time-resolved change in the current position of the cutting wire to detect an associated state change of the cutting wire, in particular wear and / or change in tensile stress.
  • the wire saw device can be designed for example as a multi-wire saw, the block-like body of crystalline material, in particular ingots of silicon, divided into several slices or wafers, in particular by Drahttrennläppen or wire cutting loops cuts.
  • the wire saw device may be formed, for example, as a squarer, the block-like body of crystalline material, in particular ingots of silicon, divided into several blocks or bricks, in particular cut by Drahttrennläppen.
  • at least one sensor is arranged in each case in the surrounding area of one or more wire guide disks (n) so that the sensor detects whether the cutting wire remains in the groove in which the cutting wire is guided or has jumped into another groove.
  • each of the four sides of the wire saw apparatus is an assembly of a plurality of such wire guide disks.
  • This arrangement may also be referred to as wire guide roller or composite wire guide wheels.
  • the sensors are located in a surrounding area that supports the reeling and / or Abroll Scheme for the cutting wire on or from the respective wire guide disk.
  • the respective sensor comprises exactly one groove of the respective wire guide disk.
  • a sensor device that has at least one such sensor and can be mounted on a wire-saw device.
  • the wire saw apparatus presented here is preferably provided with a plurality of sensors, which are aligned with the guided in the grooves cutting wires out and recognize any occurring wire jump safely and immediately. Since the sensors are always aligned to a predetermined groove, operator errors are avoided when setting up the wire field, since the misplaced wire must be detected in the predetermined groove.
  • At least one sensor is preferably arranged in the surrounding region of each wire guide disk such that the sensor detects whether the respective cutting wire remains in the groove in which the cutting wire is guided.
  • the sensors are preferably mounted on the frame, which also carries the wire guide roller with the respective wire guide discs, or on a holder attached thereto.
  • sensors for example, inductive, magnetic and / or optical sensors can be used.
  • the respective sensor is designed as a proximity sensor, i. as a sensor that can detect metal objects without physical contact.
  • different sensor types such as an electromagnetic induction high frequency oscillation type, a magnet type sensor type, or a capacitive type sensor.
  • the wire sawing apparatus includes control circuitry coupled to the sensors which processes a sensor signal from the sensor and which controls stopping of the longitudinally moving cutting wires if at least one of the sensors indicates the occurrence of a wire jump.
  • control circuit may also be integrated in a motor controller for at least one electric motor drive for moving the cutting wires.
  • the drive preferably contains several motors.
  • the control circuit is preferably designed such that it has at least one comparator which transmits the sensor signal compares to a predefinable threshold.
  • the control circuit may comprise at least a first circuit stage, which checks whether a ground fault of the cutting wire is present. Because in a cost-effective variant, the sensor is in a metal housing, which in turn is conductively connected to the device. Thus, any possibly occurring contact of the sensor can be detected by the cutting wire and protective measures can be triggered.
  • the control circuit may additionally have at least one second circuit stage, which continuously checks the function of the respective sensor.
  • a sensor with (in the sensor housing or in the cable) integrated amplifier is used, so that the sensor function or the wiring between the sensor and the amplifier can be tested via a separate output.
  • the control circuit may comprise at least one linking stage, which links a plurality of sensor signals together. This may be, for example, a logical OR circuit.
  • wire sawing apparatus is to be understood very generally and includes all apparatuses for breaking up crystalline material, such as wire saws for cutting blocks, bricks or columns in wafers, squarers for breaking up crystalline ingots into so-called blocks, bricks or pillars etc.
  • “Sawing” is understood here to mean any kind of dicing of material by means of one or more cutting wires, in particular also so-called wire-separating lapping, in which the wire itself does not cut the material, but essentially one at or the contact point ( n) between the material and wire introduced mixture of glycol or oil and with abrasive grains (so-called slurry).
  • the wire moves the slurry on or in the contact zones, so that the material is removed by means of wire cutting laps.
  • wire guide elements which may have different configurations, such as wire guide disks, guide rollers or Umlenkzylinderrollen, Guide rollers, driven or non-driven guide rollers etc. ,
  • wire-sawing apparatus instead of dividing crystalline ingots into so-called blocks, bricks or columns, etc. by wire-cutting lapping, the process of wire-cutting can also be used.
  • wire cutting a wire is used in which the abrasive particles (e.g., diamond particles) are metallically bonded to the surface of the wire.
  • FIGS. 1 to 5 refer to application examples, which relate to the wire guide in the wire field of a squarer, wherein the sensors are arranged in the vicinity of the wire field, in particular to avoid the occurrence of wire jumps on wire guide disks.
  • the FIGS. 6 . 7 and 8th describe further applications of the sensor arrangement, in which in particular an unobstructed migration of the wire to Umlenkzylinderrolle should be ensured or the wear of wire guide wheels to be monitored.
  • the sensor arrangement for detecting the position of a sawing wire is therefore not limited to the detection of a wire jump on wire guide disks or the wear of wire guide disks. This sensor arrangement can be used on all types of wire-saw devices, such as square or multi-wire saws.
  • the sensor is always arranged in the vicinity of a wire guide disk or an analogous position in the vicinity of a deflection roller, a guide roller or a deflection roller or the like, and detects the deviation of the actual position of the wire from its desired position.
  • FIGS. 1 to 3 a wire saw device in the form of a Squarers described on which a sensor according to the invention is mounted.
  • the sensor is connected to a control circuit based on the Fig. 4 and 5 in two embodiments will be described.
  • FIGS. 1a) and 1b 2 and 2 show in different views a wire saw apparatus according to the invention in the form of a squarer 100 which cuts into blocks or bricks by means of a cutting wire 140, a monocrystalline ingot 200 or multicrystalline ingots 200 of a crystalline material such as silicon.
  • FIG. 1 shows on the basis of the views a) and b) by way of example the guidance of the cutting wire 140 via wire guide elements in the form of pulleys 120 and wire guide disks 110 and the arrangement of at least one sensor 135 for detecting the current wire position and reliable detection of a wire jump.
  • the FIG. 2 shows in a three-dimensional view of the squarer 100 having a frame or a holder 130 for a plurality of wire guide elements in the form of wire guide disks 110 and pulleys 120 (all a kind of previously enumerated wire guide elements).
  • the over the Wire guide-guided cutting wire 140 intersects in the cutting area and tensions there a wire field 145, which is suitable for sawing multi or monocrystalline blocks or ingots.
  • the cutting wire 140 is guided over the guide rollers 120, which are located in the upper region of the holder 130, to the respective wire guide disks 110, which are located in the lower region of the holder 130 and for the deflection of the cutting wire in the horizontal cutting direction and for an exact wire guide to care.
  • a sensor 135 is provided, which is aligned with the guide or the current position of the cutting wire in order to recognize any occurring wire jumps immediately. Because the machining process determines in which groove the cutting wire should be located. Should the cutting wire, for whatever reason, leave this groove or optimal position, this is immediately recognized and displayed or evaluated by the invention proposed here.
  • the sawing or cutting wire 140 used here is only slightly thicker than a human hair with approximately 250 ⁇ m.
  • Slicing an ingot 200 (see also Fig. 1 ) with a wafer-thin brass-coated steel wire usually takes 5 to 7 hours.
  • the wire makes a pendulum motion by moving the wire back and forth through the material at a speed of up to 15 m / s.
  • the illustrated roller system ensures that the saw wire passes through all the sawing channels one after the other.
  • a wire roll with about 400 km of wire is needed.
  • FIG. 1 shows on the basis of the views a) and b) by way of example the guidance of a cutting wire 140 on the pulleys 120 and wire guide disks 110 and the arrangement of the sensor 135 for the reliable detection of a wire jump.
  • the guided over the rollers wire 140 is brought by the wire guide discs 110 in the horizontal cutting position and thus accurately positioned for sawing the ingot 200.
  • the respective wire guide disks 110 have for this purpose a plurality of grooves (see also FIG. 3 ).
  • a mounted on the holder 130 each in the immediate vicinity of the wire guide disk 110 sensor 135 checks the exact position of the cutting wire 140 and reports any occurring wire jump.
  • the environment A detected by the sensor corresponds to a narrower area near the grooves of the wire guide disk 110.
  • the sensor 135 shown here is configured as a proximity encoder in the form of a high frequency oscillation type comprising a measuring coil, a vibration circuit, an amplitude detection circuit, and an output circuit. All circuit elements can be integrated in one housing. Alternatively, the measuring coil may be incorporated in a separate measuring head and connected by a cable to the vibration circuit mounted with the remaining circuit elements in another housing. In between there is a cable (coaxial cable) in which an amplifier can be integrated if it has a certain length.
  • a high frequency magnetic field is generated, which in the nearby metal object (here in the cutting wire) a Induced current (eddy current) generated.
  • the proximity sensor is conceivable, such as e.g. as a switching sensor with internal or external electronics or amplifier, or e.g. preferred as a switching sensor with external adjustable amplifier.
  • a switching sensor with internal or external electronics or amplifier or e.g. preferred as a switching sensor with external adjustable amplifier.
  • the non-sensor electronics or amplifier may be e.g. be in the cable, in a connector or be designed as a separate amplifier.
  • the FIG. 3 shows in detail the upper portion of the wire guide disk 110 with the grooves provided therein.
  • 10 equidistant grooves are present, of which the grooves R1, R5 and R10 are provided here by way of example with a reference numeral.
  • the middle groove R5 is intended to define the current and desired ideal position or desired position P0 of the cutting wire 140.
  • the sensor 135 mounted in the immediate vicinity, which represents, for example, a proximity switch with integrated amplifier, detects the current and optimum position of the cutting wire. As soon as a wire jump from the current groove R5 should occur in another groove, this is immediately detected by the sensor 135.
  • the sensor is with one later described circuit which performs an evaluation of the sensor signal and at a wire jump, the drive means (not shown) of the wire sawing device stops.
  • FIGS. 4 and 5 show in further details examples of the structure of the sensor device according to the invention with associated control circuit.
  • a first control circuit 150 connected to the sensor 135 is shown.
  • the sensor supplies a sensor signal S, which is present at the input of the control circuit 150.
  • the control circuit 150 has, in particular, a comparator or differential amplifier 151 which, on the basis of a threshold value detection, detects whether the sensor signal S indicates a wire jump or not.
  • the differential amplifier 151 is followed by a trigger stage 152, which forms a rectangular trigger signal and this leads to a link stage 153.
  • the connection stage which is designed here as a logical OR gate, combines a plurality of sensor signals and thus causes a control signal ST to be generated at the output of the control circuit as soon as at least one of the sensors detects a wire jump.
  • the combination stage 153 is followed by an output pulse shaping circuit which generates a floating control signal ST, which is fed, for example, to the actual drive control (machine control) for electric motors which drive the wire saw apparatus.
  • the control circuit 150 may additionally be provided with a first switching stage 155 which checks whether a short to ground of the respective wire is present. Thus, an additional safety function is installed.
  • the circuit may also additionally have a second circuit stage 156, which causes an automatic safety / function control of the sensor.
  • the sensor signals processed by the circuit 150 can not only be detected by the wire-jump sensors, such as those shown in FIG. The sensor 135, but also come from other sensors that measure or detect, for example, the wire tension. Thus, in the control circuit 150 different sensor signals can be merged and processed. The drive of the wire saw device is stopped, for example, even if the wire tension should be outside a predetermined tolerance range.
  • the FIG. 5 shows another embodiment of the control circuit 160, which corresponds to a simplified embodiment of the circuit 150 described above.
  • the signal S coming from the sensor 135 ' is fed to a differential amplifier 161, which also acts as a comparator here.
  • Differential amplifier 161 provides signal preprocessing by converting the analog sensor signal to a switching level with a defined voltage swing of, for example, 0 or 15 volts.
  • a downstream trigger stage 162 is used for pulse formation and for additional security, the standardized edge slopes are generated for the subsequent stage.
  • a monoflop can be used.
  • a link stage 163 which is also designed as OR gate and a plurality of sensor signals or signals from a plurality of sensors 135 'and 136' merges. Thereafter, the output pulse shaping follows in a corresponding stage 164, so that finally a control signal ST 'is produced which effects the stopping function in the machine control.
  • the control circuit 150 or 160 according to the invention can also be integrated into the machine control.
  • FIGS. 1 to 5 previously described embodiments of the invention are particularly suitable for reliably detecting a change in the current position of the cutting wire on the respective wire guide element (wire guide disk, deflection roller, guide roller, deflection roller, etc.).
  • a control circuit or evaluation electronics realized therein, in the case of a wire jump, a control signal or a switch-off pulse for the drive of the wire saw device is generated.
  • the control signal does not necessarily lead to a shutdown of the drive but can lead to a message at the end of the ongoing sawing process to check the monitored element and replace if necessary.
  • the invention has, inter alia, the advantage that a wire jump is detected reliably and immediately and thus the machine or the drive is stopped immediately. In addition, eliminates the need to re-set the wire field an additional Check the position of each wire in the designated groove.
  • the control circuit according to the invention is characterized in particular by the fact that it outputs a set pulse for a memory cell D-flip-flop after a triggering of any input edge at the sensor output. It is therefore a switching sensor equipped with a D-latch.
  • signaling e.g., visual alarm indication
  • the triggering serves in particular to increase immunity to interference and variability.
  • half of the sensor supply voltage can be used. This contributes to a sufficient noise immunity.
  • a conventional logic circuit preferably with particularly low-loss components are used.
  • a DC proximity switch with amplifier is suitable.
  • each wire guide disk has a plurality of grooves for guiding the cutting wire.
  • the invention also applies to any other type of wire sawing apparatus can be, in which at least one cutting wire is guided in a groove, wherein it is irrelevant whether the leadership is done by means of a wire guide disc in the strict sense. Therefore, the term "wire guide disk” should not be understood to be narrow, but include any type of wire guide elements that may be provided with grooves, such as rollers, wheels, rollers, cylinders and the like.
  • FIG. 6a shows a portion of a device according to the invention, in which the cutting wire 140 is guided over several wire guide elements in the form of various guide rollers 121 and 122 (also called guide roller) and an extended Umlenkzylinderrolle 124 on a wire supply spool 125 to be wound up there.
  • a further wire supply spool (not shown) is provided from which the cutting wire 140 is unwound, passed through the material in the direction of pull Z, and then, as in FIG. 6 a) represented, is guided over the guide roller 121 and guide roller 122 and the Umlenkzylinderrolle 124 on the wire supply spool 125 and wound there.
  • the successive winding and rewinding of the wire is an essential feature of a wire saw machine, since it is advantageous to move the wire in the so-called pendulum cut.
  • a certain length of wire is unwound from the unused wire spool and wound after passing through the object to be sawed on a collecting coil for used wire, the wire movement then brought to a standstill and then by means of a backward movement of the wire a slightly shorter length wire from the The old wire spool was taken and wound back onto the supply reel. And so on.
  • Typical lengths are 300 m in the forward direction and 280 m in the backward direction.
  • the winding of the used wire is done with a pitch of a few mm per coil revolution with a used coil length of 100 mm to 200 mm.
  • the cutting wire 140 must be wound onto the wire supply spool 125 as uniformly as possible.
  • the guide roller 122 is vertically moved up and down, wherein the cutting wire 140 slides over the Umlenkzylinderrolle 124 or wanders.
  • This Umlenkzylinderrolle 124 has an elongated, roller-like shape and consists of a plastic, preferably a material of low density, high wear resistance and the greatest possible static friction against the wire.
  • FIG. 6a shows the cutting wire 140 in the upper position, ie at the upper end of the Umlenkzylinderrolle 124
  • FIG. 6b shows the vertical position of the cutting wire 140 on the Umlenkzylinderrolle 124 changes accordingly. Because of the deflection angle of the wire to the guide roller 121 and the As a result, the downward thrust force on the wire results in the wire trajectory of the downward movement of the roller 122 being voluntary. This voluntary consequences is only hindered if circumferential grooves caused by wear are on the reversing cylinder roller 124. By means of a sensor 135, which is rigidly connected to the guide roller 122, the position of the cutting wire 140 is monitored to this guide roller 122. If no wear on the rollers 122 or 124 occurs or makes itself felt, this position remains unchanged and is always on the upper rolling plane of the guide roller 122nd
  • FIG. 7 shows the situation in which disturbing grooves have formed on the Umlenkzylinderrolle 124 due to material wear, of which at least one wear groove V is formed so deep that the cutting wire 140 gets stuck in this wear groove V in its downward movement (hiking).
  • the cutting wire 140 will no longer be uniformly wound up on the wire supply spool.
  • the sensor 135 detects this immediately, since the actual position P # of the cutting wire 140 briefly deviates upwards or downwards from the nominal position P0 specified relative to the guide roller 122 (depending on the winding or unwinding direction) and the Sensor 135 detects this.
  • the cutting wire 140 either lifts off from the guide roller 122 and increases the distance between the cutting wire 140 and the upper running plane of the guide roller 122 (in the case illustrated here, there is no wire deflection on the guide roller 122 ) or the cutting wire is deflected much more than intended on the guide roller 122 (not shown case).
  • the sensor 135 is, for example, an inductive proximity sensor with integrated preamplifier, which recognizes this change in position immediately and to the control circuit (s. Fig. 4 or 5 ), which can turn off the device or machine immediately.
  • the sensor 135 thus monitors the optimum position during the downward movement of the cutting wire 140.
  • Suitable sensors for the detection of analog signals are both inductive sensors without external power supply and sensors with external power supply.
  • the former sensors generate signal amplitudes of only a few 100 mV.
  • the signal should be amplified.
  • Suitable enhancers are e.g. Differential amplifier, electrometer amplifier, instrumentation amplifier. The use of a bandpass with simultaneous signal amplification is advantageous.
  • Sensors with external power supply and integrated signal amplification have signal amplitudes of several volts. This means higher interference immunity.
  • the filtering of the signals takes place as described above.
  • FIGS. 6a), 6b ) and 7 shown arrangement can thus achieve a reliable monitoring of the wear on the Umlenkzylinderrolle 124.
  • a sensor 135 * which detects the position of the cutting wire 140, is mounted in the vicinity of the deflection roller 121 *. If wear occurs on the roller 121 * over time, this manifests itself in particular in the fact that the cutting wire 140 eats into the roll material. This occurs especially in roles that have a high slip with the wire, such as drive rollers or braking rollers.
  • the abrasion of the material and the burying of the wire 140 reduce the effective diameter of the roller 121 *.
  • the wire 140 is then in a position that is significantly lower than the normal position and in particular becomes critical when two along the wire path successive pulleys are not in a plane but their axes are inclined against each other to give the wire path so complex contours.
  • the service life of a deflection roller is between 10 and 50 hours, depending on the specific process parameters. Is in the currently visually and manually running wear control of the critical wear of a Override pulley, this can lead to the jump off the wire from the roll during the cut and in the further to the crack of the wire.
  • a position change of the wire 140 is detected in this case as well.
  • the position of the wire changes transversely to its longitudinal axis.
  • the position of the wire in the longitudinal direction changes in the present examples ( Fig. 6 to 8 ), since one can assume an invariance of the geometric relations with respect to the natural movement of the wire along its axis.
  • the wire tension of the cutting wire can also be detected and / or monitored.
  • a sensor is mounted in the immediate vicinity of the wire 140 at one or more locations, which is preferably designed as an inductive sensor, which can measure minimum transverse vibrations of the wire, if the wire to vibration (mechanical and / or electromagnetic) is excited.
  • an electromagnetic excitation may be effected by exciting a repetitive pulse repeating in a certain time interval or by a "tunable" sinusoidal frequency (wobbling).
  • the current tension of the wire can then be given the given parameters wire diameter, wire density and unsupported length between two deflection or guide points determine. This is particularly important for wire sections between the exit from the sawed object and the wire guide roller following wire movement, because at this point the actual tension of the wire is very undefined, because of not exactly predictable frictional force of the wire in the sawn object on the one hand and not exactly predictable Glasspanungsübertragung by the wire guide roller on the other hand.
  • the optimum tensile stress then corresponds to a certain vibration frequency that can be accurately detected by the sensor. Too low tension leads to a lower frequency; too high a tension to a higher frequency.
  • a control circuit connected to the sensors is provided. Unlike digital signal processing (see Fig. 4 and 5 ), which is necessary for the detection of a wire jump, the evaluation of analog signals is required to determine the wire tension.
  • the sensor may also be implemented in one or more sensor devices to be mounted on the wire saw apparatus.

Landscapes

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

Abstract

The device has a cutting wire (140) guided over a wire guiding plate (110) and deflection rollers (120), and movable in a longitudinal direction using tensile strength. A sensor (135) is arranged in a periphery region (A) of the wire guiding plate or the deflection rollers. The sensor detects change of current position of a saw wire (140) with respect to a position given as an optimal position, which is transverse to a longitudinal axis of the saw wire. The sensor is formed as inductive-, magnetic- or optical sensor, and is formed as a proximity sensor with a pre-amplifier.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drahtsäge-Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung Drahtsäge-Vorrichtungen, die in einem ersten Anwendungsfall zum Sägen oder Zerschneiden eines kristallinen Barrens oder Ingots in mehrere Blöcke bzw. Bricks oder in einem zweiten Anwendungsfall zum Sägen oder Zerschneiden von Blöcken oder Bricks in Wafer dienen. In dem ersten Anwendungsfall ist darunter auch eine Drahtsäge-Vorrichtung zu verstehen, die eine Quadrierung von zylindrischem monokristallinem Material, wie z. B. Silizium, in Blöcke vornimmt bzw. die multikristallines Silizium in Form von quaderförmigen Barren in Blöcke oder Bricks zerteilt und üblicherweise als Squarer bezeichnet wird.The invention relates to a wire saw apparatus according to the preamble of claim 1. In particular, the invention relates to wire sawing apparatus, which in a first application for sawing or cutting a crystalline billet or ingot into several blocks or bricks or in a second application for sawing or Slicing blocks or bricks to serve in wafers. In the first application, this is also understood to mean a wire-saw apparatus which comprises a squaring of cylindrical monocrystalline material, such as e.g. B. silicon, in blocks or the multicrystalline silicon in the form of cuboid bars divided into blocks or bricks and is commonly referred to as Squarer.

Die zu sägenden kristallinen Barren oder Ingots sind zuvor im Rahmen eines Kristallzüchtungsverfahrens hergestellt worden. In früheren Quadrierungs-Verfahren wurden Außentrennsägen mit diamantbeschichteten Sägeblättern oder auch Bandsägen eingesetzt. In moderneren Verfahren erfolgt die Quadrierung durch Zerteilen mittels eines Sägedrahtes durch eine entsprechende Drahtsäge-Vorrichtung, auf die sich ein erster Anwendungsfall der Erfindung bezieht. Die Quadrierung macht aus einem ursprünglich runden monokristallinen Ingot einen quadratischen Block mit abgerundeten Ecken oder aus einem eckigen, multikristallinen Groß-Ingot mehrere Blöcke mit quadratischem Querschnitt. Ein zweiter Anwendungsfall bezieht sich auf eine Drahtsäge-Vorrichtung, die eingesetzt wird, um Wafer sowohl aus multikristallinem als auch monokristallinem Material, insbesondere Silizium, herzustellen. Dabei werden die beim Squaren entstehenden Blöcke oder Bricks in scheibenförmige Wafer zersägt.The crystalline billets or ingots to be cut have previously been produced by a crystal growing process. In previous squaring processes, external saws with diamond-coated saw blades or band saws were used. In more modern methods, the squaring is done by dicing by means of a sawing wire through a corresponding wire-sawing device, to which a first application of the invention relates. The squaring turns one originally round monocrystalline ingot into one square block with rounded corners or a square, multicrystalline large ingot several blocks with square cross section. A second application relates to a wire sawing apparatus used to make wafers of both multicrystalline and monocrystalline material, particularly silicon. In the process, the blocks or bricks created during the squaren are sawn into disk-shaped wafers.

Beim Sägen bzw. Zerschneiden gemäß beider Anwendungsfälle muss eine exakte Führung des Sägedrahtes erreicht werden und es muss eine Überbeanspruchung des Materials vermieden werden.When sawing or cutting according to both applications, an exact guidance of the saw wire must be achieved and it must be avoided overuse of the material.

Der Sägedraht kann ein hochrissfester Stahldraht sein, der zusätzlich auf seiner Oberfläche, z.B. in eine Nickellegierung eingebettete, Diamantkörner aufweisen kann. Es kann jedoch auch ein aus unzähligen Einzelfasern bestehender Kunststoffdraht sein, der auf seiner Oberfläche Abrasivkörner aufweist(siehe z.B. WO 2003/041899 ).The sawing wire may be a high-tensile strength steel wire, which may additionally have embedded on its surface, for example in a nickel alloy, diamond grains. However, it may also be made of innumerable individual fibers existing plastic wire having on its surface abrasive grains (see, eg WO 2003/041899 ).

Bei der gegenwärtig am häufigsten eingesetzten Sägetechnologie kommt der Draht nicht direkt mit dem Material (Silizium) in Berührung. Denn die Sägestellen werden mit einem Gemisch aus Glykol oder Öl und Siliziumcarbid-Körnern besprüht, welches üblicherweise "Slurry" genannt wird. Das Siliziumcarbid wirkt als abrasives Medium, welches das eigentliche Durchsägen des Materials bewirkt. Somit handelt es sich im engeren Sinne nicht um ein Sägen, sondern um ein Drahttrennläppen.In the currently most commonly used sawing technology, the wire does not come into direct contact with the material (silicon). Because the sawing frames are sprayed with a mixture of glycol or oil and silicon carbide grains, which is commonly called "slurry". The silicon carbide acts as an abrasive medium, which causes the actual sawing of the material. Thus, in the narrow sense, it is not a sawing, but a Drahttrennläppen.

Die Erfindung soll auch die Drahtführung bei den als Squarer bekannte Drahtsäge-Vorrichtungen verbessern, die zum Sägen oder Zerschneiden eines kristallinen Barrens in mehrere Blöcke ein vorzugsweise quadratförmiges Drahtfeld von sich vorzugsweise kreuzenden Schneidedrähten bzw. Schneidedrahtabschnitten ausbilden. Die Erfindung soll aber nicht beschränkt auf diese Art von Drahtsäge-Vorrichtungen sein. Bei diesen Squarern wird der Schneidedraht über mehrere Drahtführungsscheiben geführt und unter Zugspannung longitudinal bewegt, wobei jede Drahtführungsscheibe mehrere Rillen zur Führung des Schneidedrahtes aufweist. An den vier Seiten des Squarers sind jeweils mehrere Drahtführungsscheiben in einer Anordnung drehbeweglich montiert, die auch als Drahtführungsrolle bezeichnet wird. Die Drahtführungsscheiben sind dabei in definierten Abständen montiert, um die gewünschten Schnittbreiten zu erzielen. Diese Vorrichtungen sind insbesondere für die Fertigung von Blöcken geeignet, aus denen in dem nachfolgenden Fertigungsschritt "Wafersägen" typischerweise 130µm bis 200µm dicke Solarwafer hergestellt werden.The invention is also to improve the wire guide in the known as Squarer wire saw devices that are used for sawing or Cutting a crystalline ingot into a plurality of blocks to form a preferably square wire array of preferably intersecting cutting wires or cutting wire sections. However, the invention is not intended to be limited to this type of wire-sawing apparatus. In these squarers, the cutting wire is passed over a plurality of wire guide discs and moved longitudinally under tension, each wire guide disc having a plurality of grooves for guiding the cutting wire. On the four sides of the square, a plurality of wire guide discs are rotatably mounted in an arrangement, which is also referred to as wire guide roller. The wire guide discs are mounted at defined intervals to achieve the desired cutting widths. These devices are particularly suitable for the production of blocks, from which in the subsequent manufacturing step "wafer sawing" typically 130μm to 200μm thick solar wafers are produced.

Ein anderer Typ von Drahtsäge-Vorrichtung ist z.B. aus der DE 100 03 240 A1 bekannt. Diese Drahtsäge-Vorrichtung ist eine Multi Wire Säge und dient insbesondere zum Zersägen eines Silizium-Ingots in mehrere Wafer bzw. Halbleiter-Scheiben. Die Vorrichtung weist dazu eine Drahtgruppe auf, bei der ein Schneidedraht über eine Mehrzahl von mit Nuten versehenen Walzen geführt ist, wobei die Nuten zueinander so beabstandet sind, wie es die Dicke der gewünschten Wafer erfordert. Somit wirken diese Walzen wie mit mehreren Nuten oder Rillen versehene walzen- oder zylinderförmige Drahtführungsrollen. Demnach ist aus der DE 100 03 240 A1 eine Drahtsäge-Vorrichtung bekannt, bei der über walzenförmige Drahtführungsrollen die Schneidedrähte geführt und unter Zugspannung longitudinal bewegt werden. Diese auch als Multi-Wire Säge bezeichnete Vorrichtung findet für den Prozess des Wafersägens Verwendung.Another type of wire saw apparatus is for example from DE 100 03 240 A1 known. This wire saw device is a multi-wire saw and is used in particular for sawing a silicon ingot into a plurality of wafers or semiconductor wafers. For this purpose, the apparatus has a wire group in which a cutting wire is guided over a plurality of grooved rolls, the grooves being spaced apart from each other as required by the thickness of the desired wafers. Thus, these rollers act as multi-groove or grooved roller or cylindrical wire guide rollers. Accordingly, is from the DE 100 03 240 A1 a wire saw apparatus known in which the wire cutters are guided over roller-shaped wire guide rollers and longitudinally under tensile stress to be moved. This device, also referred to as a multi-wire saw, is used for the process of wafer sawing.

Aus der DE 10 2007 019 566 A1 ist bekannt, dass das Material, aus welchem der Belag der Drahtführungsrollen besteht, und die Kontur der Vielzahl von Rillen der Drahtführungsrollen dieser Drahtsäge-Vorrichtung angepasst werden müssen, um deren Verschleiß möglichst gering zu halten. Damit werden die Standzeit der Drahtführungsrollen erhöht, der Draht optimal geführt und Qualitätseigenschaften der in dieser Multi Wire Säge hergestellten Wafer, wie z. B. Bow und Warp, positiv beeinflusst.From the DE 10 2007 019 566 A1 It is known that the material of which the lining of the wire guide rollers consists, and the contour of the plurality of grooves of the wire guide rollers of this wire saw apparatus must be adjusted in order to minimize their wear. Thus, the service life of the wire guide rollers are increased, the wire optimally guided and quality characteristics of the wafers produced in this multi-wire saw, such. B. Bow and Warp, positively influenced.

Aus der EP 1 110 652 B1 ist eine Drahtsäge-Vorrichtung (Multi Wire Säge) bekannt, bei der ebenfalls Schneidedrähte über Drahtführungsrollen geführt werden. Damit beim Sägevorgang eine optimale Drahtspannung eingehalten wird, sind Zugspannungs-Sensoren (tension-sensor) vorgesehen, welche die Drahtspannung messen bzw. überwachen.From the EP 1 110 652 B1 is a wire saw device (multi-wire saw) known in which also cutting wires are guided over wire guide rollers. To ensure optimum wire tension during the sawing process, tension sensors are provided to measure or monitor the wire tension.

Neben der Einhaltung einer optimalen Drahtspannung muss in jedem Typ an Drahtsäge-Vorrichtung auch dafür Sorge getragen werden, dass der Schneidedraht in der jeweiligen Rille auf der Drahtführungsrolle (Multi Wire Säge) bzw. Drahtführungsscheibe (Squarer) verbleibt. Insbesondere muss vermieden werden, dass ein sogenannter Drahtsprung von einer Rille in eine andere auftritt. Im Prozess des Wafersägens ist jedoch jede benachbarte Rille der Drahtführungsrolle bereits mit einem darin laufenden Draht belegt, wodurch in diesem Prozess ein Drahtsprung seltener vorkommt, lediglich zum Ausfall zweier benachbarter Wafer wegen Geometrietoleranzüberschreitung führt und ein Drahtsprung meist toleriert wird. Drahtsprünge beim Wafersägen haben meist ihre Ursache im Verschleiß der Rillen, wie sie z.B. die EP 1 110 652 B1 beschreibt.In addition to maintaining optimum wire tension, care must be taken in each type of wire sawing apparatus to ensure that the cutting wire remains in the respective groove on the wire guide roll (multi wire saw) or wire guide disk (squarer). In particular, it must be avoided that a so-called wire jump occurs from one groove to another. In the process of wafer sawing, however, each adjacent groove of the wire guide roller is already occupied by a wire running therein, whereby in this process a wire jump occurs less frequently, only leads to the failure of two adjacent wafer due to geometry tolerance exceeded and a wire jump is usually tolerated. Wire jumps in wafer sawing usually have their cause in the wear of the grooves, such as the EP 1 110 652 B1 describes.

Allen genannten Arten von Drahtsäge-Vorrichtungen ist gemeinsam, dass sie neben den genannten Drahtführungselementen , also den Drahtführungsrollen (Multi Wire Säge) bzw. den zu Drahtführungsrollen zusammengefügten Drahtführungsscheiben (Squarer) für die die Produktgeometrie bestimmende Präzisionsführung der im Eingriff am Werkstück befindlichen Drahtabschnitte, auch noch weitere Drahtführungselemente zum Zwecke der Festlegung des Drahtverlaufes besitzen, die im weiteren als Drahtführungsscheiben, Umlenkrollen, Führungsrollen oder Umlenkzylinderrollen konkreter genannt werden.All these types of wire saw devices have in common that they in addition to the aforementioned wire guide elements, so the wire guide rollers (Multi Wire saw) or joined together to wire guide rollers wire guide wheels (squarer) for determining the product geometry precision guidance of the engaged wire sections, also Also have other wire guide elements for the purpose of defining the wire path, which are referred to in more detail as wire guide discs, pulleys, guide rollers or Umlenkzylinderrollen.

Deshalb ist es von generellem Interesse, den natürlichen Verschleiß der Kontaktflächen von Drahtführungselementen in Grenzen zu halten, also die Kontaktflächen, die mit dem Schneidedraht unmittelbar in Berührung treten, wie z.B. sämtliche in der Maschine vorhandenen Umlenkrollen, nicht zu sehr verschleißen zu lassen, damit der Schneidedraht auf den vorbestimmten Bahnen verläuft.Therefore, it is of general interest to limit the natural wear of the contact surfaces of wire guide elements, that is, the contact surfaces that directly contact the cutting wire, such as those shown in Figs. Do not allow all pulleys in the machine to wear too much so that the cutting wire runs along the predetermined paths.

Weiterhin sollte sichergestellt werden, dass ein auf eine Vorratsrolle aufgewickelter und über eine quer zur Drahtbewegung ausgedehnte Führungsrolle laufender Draht den Wicklungen der Vorratsrolle oder seinen Querkräften folgt und dabei auf einer ausgedehnten Umlenkzylinderrolle frei wandert und nicht an den stets auftretenden Verschleißrillen der Umlenkzylinderrolle hängen bleibt.Furthermore, it should be ensured that a wound on a supply roll and a transverse to the wire movement extending guide roller wire follows the windings of the supply roll or its transverse forces and thereby moves freely on an extended Umlenkzylinderrolle and does not get stuck on the ever-occurring wear grooves of Umlenkzylinderrolle.

Außerdem wäre es wünschenswert, die Zugspannung des Schneidedrahtes an möglichst vielen Stellen zwischen verschiedenen Drahtführungselementen bestimmen zu können.In addition, it would be desirable to be able to determine the tension of the cutting wire at as many points between different wire guide elements.

Demnach ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drahtsäge-Vorrichtung vorzuschlagen, bei der die oben genannten Nachteile und Anforderungen in vorteilhafter Weise überwunden bzw. gelöst werden. Insbesondere soll durch die Erfindung erreicht werden, dass

  • Sprünge des Drahtes aus der vorbestimmten Rille einer Drahtführungsscheibe heraus detektiert werden,
  • der Verschleiß von Umlenkrollen eines jeden Typs detektiert wird,
  • detektiert wird, wenn das freie Wandern des Drahtes auf den Umlenkzylinderrollen nicht mehr gegeben ist
  • die Zugspannung des Schneidedrahtes nicht nur in der Nähe von Aufwickel- oder Abwickelspule bestimmt werden kann.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a wire saw device, in which the above-mentioned disadvantages and requirements are overcome or solved in an advantageous manner. In particular, should be achieved by the invention that
  • Cracks of the wire are detected out of the predetermined groove of a wire guide disc,
  • the wear of pulleys of each type is detected,
  • is detected when the free migration of the wire on the Umlenkzylinderrollen is no longer given
  • the tension of the cutting wire can not be determined only in the vicinity of take-up reel or take-up reel.

Insbesondere soll in einer Drahtsäge-Vorrichtung in der Art eines sog. Squarers zur Quadrierung von Ingots sicher erkannt werden, wenn der Sägedraht aus der vorbestimmten Rille einer Drahtführungsscheibe springt.In particular, it should be reliably recognized in a wire-saw apparatus such as a squarer for squaring ingots when the saw wire jumps out of the predetermined groove of a wire guide disk.

Auch soll bei Drahtsäge-Vorrichtungen dieser oder anderer Art sichergestellt werden, dass der natürliche Verschleiß der Kontaktflächen von Drahtführungselementen frühzeitig und automatisch erkannt und verhindert werden kann, dass der Schneidedraht die vorgesehene Führungsbahn nicht verlässt und/oder nicht in einer sich ausbildenden Verschleißrille hängenbleibt.It is also to be ensured in wire-saw devices of this or other type that the natural wear of the contact surfaces of wire guide elements can be detected early and automatically and prevented that the cutting wire does not leave the intended guideway and / or does not get caught in a developing wear groove.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Drahtsäge-Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a wire saw device with the features of claim 1.

Demnach wird vorgeschlagen, dass die Drahtsäge-Vorrichtung mindestens einen Sensor aufweist, der in einem Umgebungsbereich von mindestens einem der Drahtführungselemente angeordnet ist und der eine Änderung der aktuellen Position des Schneidedrahtes bezogen auf eine als optimale Position vorgegebene Position quer zur longitudinalen Achse des Schneiddrahtes erkennt.Accordingly, it is proposed that the wire-saw device has at least one sensor which is arranged in a surrounding area of at least one of the wire guide elements and which detects a change in the current position of the cutting wire relative to a predetermined position as an optimal position transverse to the longitudinal axis of the cutting wire.

Die Drahtsäge-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält demnach mindestens eine Sensoranordnung, die zur Überwachung der Position des geführten Drahtes in der Nähe von Drahtführungselementen dient und somit insbesondere die Drahtführung in der Vorrichtung und/oder den Verschleißzustand der Drahtführungselemente und/oder die Drahtspannung überwachen kann.The wire sawing apparatus according to the present invention therefore comprises at least one sensor arrangement which serves to monitor the position of the guided wire in the vicinity of wire guide elements and thus in particular to monitor the wire guide in the device and / or the state of wear of the wire guide elements and / or the wire tension ,

Als Drahtführungselemente werden jede Art von drahtführenden Elementen angesehen, insbesondere Drahtführungsscheiben, Umlenkrollen, Führungsrollen oder Umlenkzylinderrollen angesehen. Der jeweilige Sensor kann ein ortsauflösender Sensor oder Detektor sein, also so beschaffen sein, dass er eine ortsaufgelöste Änderung der aktuellen Position des Schneidedrahtes detektiert. Eine ortsaufgelöste Änderung der Position des Schneidedrahtes in der Nähe einer Drahtführungsscheibe liefert den Hinweis auf einen Drahtsprung in eine der benachbarten Rillen, oder liefert den Hinweis auf einen nicht mehr tolerierbaren Verschleiß der Umlenkrolle oder auf einen nicht mehr tolerierbaren Verschleiß einer Umlenkzylinderrolle oder auf eine damit verbundene Zustandsänderung des Schneidedrahtes. Auch kann der jeweilige Sensor ein zeitauflösender Sensor oder Detektor sein, also so beschaffen sein, eine zeitaufgelöste Änderung der aktuellen Position des Schneidedrahtes zu detektieren, um eine damit verbundene Zustandsänderung des Schneidedrahtes, insbesondere Verschleiß und/oder Änderung der Zugspannung, zu erkennen.As wire guide elements, any type of wire-guiding elements are considered, in particular considered wire guide wheels, pulleys, guide rollers or Umlenkzylinderrollen. The respective sensor can be a spatially resolving sensor or detector, that is to say be such that it detects a spatially resolved change in the current position of the cutting wire. A spatially resolved change in the position of the cutting wire in the vicinity of a wire guide disc provides the indication of a wire jump in one of the adjacent grooves, or provides the indication of an unacceptable wear of the guide roller or on an unacceptable wear of a Umlenkzylinderrolle or on an associated state change of the cutting wire. Also, the respective sensor may be a time-resolved sensor or detector, that is to be so designed to detect a time-resolved change in the current position of the cutting wire to detect an associated state change of the cutting wire, in particular wear and / or change in tensile stress.

Die Drahtsäge-Vorrichtung kann beispielsweise als Multi Wire Säge ausgebildet sein, die blockartige Körper aus kristallinem Material, insbesondere Ingots aus Silizium, in mehrere Scheiben bzw. Wafer zerteilt, insbesondere durch Drahttrennläppen oder Drahttrennschleifen zerschneidet.The wire saw device can be designed for example as a multi-wire saw, the block-like body of crystalline material, in particular ingots of silicon, divided into several slices or wafers, in particular by Drahttrennläppen or wire cutting loops cuts.

Auch kann die Drahtsäge-Vorrichtung beispielsweise als Squarer ausgebildet sein, die blockartige Körper aus kristallinem Material, insbesondere Barren aus Silizium, in mehrere Blöcke bzw. Bricks zerteilt, insbesondere durch Drahttrennläppen zerschneidet. Dabei wird in dem Umgebungsbereich einer oder mehrerer Drahtführungsscheibe(n) mindestens jeweils ein Sensor so angeordnet ist, dass der Sensor erfasst, ob der Schneidedraht in derjenigen Rille verbleibt, in der der Schneidedraht geführt ist oder in eine andere Rille gesprungen ist.Also, the wire saw device may be formed, for example, as a squarer, the block-like body of crystalline material, in particular ingots of silicon, divided into several blocks or bricks, in particular cut by Drahttrennläppen. In this case, at least one sensor is arranged in each case in the surrounding area of one or more wire guide disks (n) so that the sensor detects whether the cutting wire remains in the groove in which the cutting wire is guided or has jumped into another groove.

Typischerweise befindet sich an jeder der vier Seiten der als Squarer bezeichneten Drahtsäge-Vorrichtung eine Anordnung aus mehreren solcher Drahtführungsscheiben. Diese Anordnung kann auch als Drahtführungsrolle bzw. Verbund von Drahtführungsscheiben bezeichnet werden. Vorzugsweise befinden sich die Sensoren in einem Umgebungsbereich, der den Aufroll- und/oder Abrollbereich für den Schneidedraht auf die bzw. von der jeweiligen Drahtführungsscheibe umfasst. Insbesondere umfasst der jeweilige Sensor genau eine Rille der jeweiligen Drahtführungsscheibe.Typically, each of the four sides of the wire saw apparatus, referred to as a squarer, is an assembly of a plurality of such wire guide disks. This arrangement may also be referred to as wire guide roller or composite wire guide wheels. Preferably, the sensors are located in a surrounding area that supports the reeling and / or Abrollbereich for the cutting wire on or from the respective wire guide disk. In particular, the respective sensor comprises exactly one groove of the respective wire guide disk.

Es wird hier eine Sensor-Einrichtung vorgeschlagen, die mindestens einen solchen Sensor aufweist und an einer Drahtsäge-Vorrichtung montierbar ist.Here, a sensor device is proposed that has at least one such sensor and can be mounted on a wire-saw device.

Somit wird die hier vorgestellte Drahtsäge-Vorrichtung mit vorzugsweise mehreren Sensoren versehen, die auf die in den Rillen geführten Schneidedrähte hin ausgerichtet sind und einen evtl. auftretenden Drahtsprung sicher und sofort erkennen. Da die Sensoren stets auf eine vorbestimmte Rille ausgerichtet sind, werden auch Bedienerfehler beim Einrichten des Drahtfeldes vermieden, da der verlegte Draht auch in der vorbestimmten Rille detektiert werden muss.Thus, the wire saw apparatus presented here is preferably provided with a plurality of sensors, which are aligned with the guided in the grooves cutting wires out and recognize any occurring wire jump safely and immediately. Since the sensors are always aligned to a predetermined groove, operator errors are avoided when setting up the wire field, since the misplaced wire must be detected in the predetermined groove.

Im Falle einer Erkennung einer Positionsänderung, die eine nicht mehr tolerierbare Zustandsänderung, wie z.B. einen Drahtsprung anzeigt, kann der Trenn- bzw. Sägeprozess gestoppt werden. Durch eine Beseitigung des Drahtsprunges durch manuellen Eingriff besteht dann die Möglichkeit zu verhindern, dass im Falle des fortgesetzten Squarens eines Ingots ohne manuellen Eingriff im ungünstigsten Fall bis zu 8 Blöcke wegen Geometriefehler zu Ausschuss werden, wenn man z.B. von einem Ingot mit einer Grundfläche von 700mm x 700mm ausgeht, der in 16 Blöcke mit der Abmessung 156mm x 156mm zersägt werden soll. Neben der Erkennung ist zur Ausschussvermeidung insbesondere notwendig, dass ein Drahtsprung sofort erkannt und die Maschine zum Stillstand gebracht werden kann.In the case of a detection of a change in position, which indicates an unacceptable state change, such as a wire jump, the cutting or sawing process can be stopped. By eliminating the wire jump by manual intervention then there is the possibility to prevent that in the case of continued squaring of an ingot without manual intervention in the worst case up to 8 blocks because of geometry errors to reject, for example, from a ingot with a base of 700mm x 700mm, which should be sawed into 16 blocks measuring 156mm x 156mm. In addition to the detection is to avoid rejects in particular necessary that a wire jump can be detected immediately and the machine can be brought to a standstill.

Vorzugsweise ist in dem Umgebungsbereich einer jeden Drahtführungsscheibe mindestens jeweils ein Sensor so angeordnet, dass der Sensor erfasst, ob der jeweilige Schneidedraht in derjenigen Rille verbleibt, in welcher der Schneidedraht geführt ist. Die Sensoren sind vorzugsweise an dem Rahmen, der auch die Drahtführungsrolle mit den jeweiligen Drahtführungsscheiben trägt, oder an einer daran befestigten Halterung montiert. Als Sensoren können beispielsweise induktive, magnetische und/oder optische Sensoren verwendet werden. Von Vorteil ist es auch, wenn der jeweilige Sensor als Näherungsgeber ausgebildet ist, d.h. als ein Sensor, der ohne physikalischen Kontakt Metallobjekte erfassen kann. Hierzu können verschiedene Sensortypen, wie z.B. ein mit elektromagnetischer Induktion arbeitender Hochfrequenzoszillationstyp, ein mit Magneten arbeitender Sensortyp oder ein kapazitiver Sensortyp, eingesetzt werden.At least one sensor is preferably arranged in the surrounding region of each wire guide disk such that the sensor detects whether the respective cutting wire remains in the groove in which the cutting wire is guided. The sensors are preferably mounted on the frame, which also carries the wire guide roller with the respective wire guide discs, or on a holder attached thereto. As sensors, for example, inductive, magnetic and / or optical sensors can be used. It is also advantageous if the respective sensor is designed as a proximity sensor, i. as a sensor that can detect metal objects without physical contact. For this purpose, different sensor types, such as an electromagnetic induction high frequency oscillation type, a magnet type sensor type, or a capacitive type sensor.

Vorzugsweise weist die Drahtsäge-Vorrichtung eine mit den Sensoren verbundene Steuerschaltung auf, welche ein von dem Sensor kommendes Sensorsignal verarbeitet und welche ein Anhalten der sich longitudinal bewegenden Schneidedrähte steuert, falls mindestens einer der Sensoren das Auftreten eines Drahtsprungs anzeigt. Vorzugsweise kann die Steuerschaltung auch in eine Motorsteuerung für mindestens einen Elektromotor-Antrieb zum Bewegen der Schneidedrähte integriert sein. Der Antrieb enthält vorzugsweise mehrere Motoren.Preferably, the wire sawing apparatus includes control circuitry coupled to the sensors which processes a sensor signal from the sensor and which controls stopping of the longitudinally moving cutting wires if at least one of the sensors indicates the occurrence of a wire jump. Preferably, the control circuit may also be integrated in a motor controller for at least one electric motor drive for moving the cutting wires. The drive preferably contains several motors.

Die Steuerschaltung ist vorzugsweise so gestaltet, dass sie zumindest einen Vergleicher aufweist, der das Sensorsignal mit einem vorgebbaren Schwellwert vergleicht. Auch kann die Steuerschaltung zumindest eine erste Schaltungsstufe aufweisen, welche prüft, ob ein Masseschluß des Schneidedrahtes vorliegt. Denn in einer kostengünstigen Variante befindet sich der Sensor in einem Metallgehäuse, das wiederum leitend mit der Vorrichtung verbunden ist. Somit kann sofort eine evtl. auftretende Berührung des Sensors durch den Schneidedraht erkannt und können Schutzmaßnahmen ausgelöst werden. Außerdem kann die Steuerschaltung zusätzlich noch mindestens eine zweite Schaltungsstufe aufweisen, welche fortlaufend die Funktion des jeweiligen Sensors überprüft. Vorzugsweise wird ein Sensor mit (im Sensorgehäuse oder im Kabel) integriertem Verstärker verwendet, so dass die Sensor-Funktion bzw. die Verkabelung zwischen Sensor und Verstärker über einen separaten Ausgang geprüft werden kann. Ebenfalls kann die Steuerschaltung mindestens eine Verknüpfungsstufe aufweisen, welche mehrere Sensorsignale miteinander verknüpft. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine logische ODER-Schaltung handeln.The control circuit is preferably designed such that it has at least one comparator which transmits the sensor signal compares to a predefinable threshold. Also, the control circuit may comprise at least a first circuit stage, which checks whether a ground fault of the cutting wire is present. Because in a cost-effective variant, the sensor is in a metal housing, which in turn is conductively connected to the device. Thus, any possibly occurring contact of the sensor can be detected by the cutting wire and protective measures can be triggered. In addition, the control circuit may additionally have at least one second circuit stage, which continuously checks the function of the respective sensor. Preferably, a sensor with (in the sensor housing or in the cable) integrated amplifier is used, so that the sensor function or the wiring between the sensor and the amplifier can be tested via a separate output. Likewise, the control circuit may comprise at least one linking stage, which links a plurality of sensor signals together. This may be, for example, a logical OR circuit.

Die Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile werden nachfolgend näher im Detail und anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird

Figur 1 a) und b)
zeigen in einer Frontansicht bzw. in einer Seitenansicht b) schematische Darstellungen einer Drahtsäge-Vorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel in Form eines Squarers, wobei exemplarisch anhand von zwei Drahtführungsscheiben die Anordnung der Scheiben sowie des Sensors und die Führung des Drahtes dargestellt sind.
Figur 2
zeigt schematisch in einer dreidimensionalen Ansicht den Aufbau der Drahtsäge-Vorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
Figur 3
zeigt zu den Fig. 1 und 2 im Detail einen Ausschnitt einer mit mehreren Rillen versehenen Drahtführungsscheibe, sowie den nahe dazu angeordneten Sensor zur Detektion von Drahtsprüngen
Figur 4
zeigt in einer ersten Ausführungsform eine erfindungsgemäße Steuerschaltung für die in Fig. 1 bis 3 dargestellten Sensoren.
Figur 5
zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Steuerschaltung für die in Fig. 1 bis 3 dargestellten Sensoren.
Figur 6 a)
zeigt in schematischer Darstellung einen anderen Teilbereich einer Drahtsäge-Vorrichtung(vorkommend sowohl in einem Squarer als auch einer Multi Wire Säge) und repräsentiert einem zweiten Anwendungsfall, wobei ein Sensor die Position des Schneidedrahtes bei seiner Auf- oder Abwicklung detektiert.
Figur 6 b)
den Teilbereich der Drahtsäge-Vorrichtung nach Fig. 6b) zeigt, wobei die Auf- oder Abwicklung des Schneidedrahtes weiter fortgeschritten ist.
Figur 7
den Teilbereich der Drahtsäge-Vorrichtung nach Fig. 6a) und 6b) zeigt, wobei eine durch Verschleiß an einer Umlenkzylinderrolle hervorgerufene fehlerhafte Drahtführung bzw. Drahtwanderung erkannt wird.
Figur 8
zeigt in schematischer Darstellung einen Teilbereich einer Drahtsäge-Vorrichtung nach einem dritten Anwendungsfall, wobei ein Sensor die Position des Schneidedrahtes an einer Umlenkrolle detektiert, um den mechanischen Verschleiß der Umlenkrolle zu überwachen.
The invention and the resulting advantages will be described below in more detail and by means of embodiments, reference being made to the accompanying drawings
FIG. 1 a) and b)
show in a front view and in a side view b) are schematic representations of a wire saw apparatus according to a first embodiment in the form of a squarer, wherein the arrangement of the discs and the sensor and the guide of the wire are shown by way of example with reference to two wire guide discs.
FIG. 2
shows schematically in a three-dimensional view of the structure of the wire saw apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3
shows to the Fig. 1 and 2 in detail a section of a multi-grooved wire guide disc, as well as the arranged close thereto sensor for detecting wire jumps
FIG. 4
shows in a first embodiment, a control circuit according to the invention for the in Fig. 1 to 3 illustrated sensors.
FIG. 5
shows a variant of the control circuit according to the invention for in Fig. 1 to 3 illustrated sensors.
FIG. 6 a)
shows a schematic representation of another portion of a wire saw apparatus (occurring in both a squarer and a multi-wire saw) and represents a second application, wherein a sensor detects the position of the cutting wire in its winding or unwinding.
FIG. 6 b)
the portion of the wire saw device after Fig. 6b ), wherein the winding or unwinding of the cutting wire has progressed further.
FIG. 7
the portion of the wire saw device after Fig. 6a) and 6b ), wherein one by wear on a Umlenkzylinderrolle caused faulty wire guide or wire migration is detected.
FIG. 8
shows a schematic representation of a portion of a wire saw apparatus according to a third application, wherein a sensor detects the position of the cutting wire on a pulley to monitor the mechanical wear of the pulley.

Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele veranschaulichen die vielseitige Anwendung der Erfindung. Der unter dem Begriff "Drahtsäge- Vorrichtung" definierte Erfindungsgegenstand ist sehr allgemein zu verstehen und umfasst alle Vorrichtungen zum Zerteilen kristallinen Materials, wie z.B. Drahtsägen zum Zerschneiden von Blöcken, Bricks oder Säulen in Wafer, Squarer zum Zerteilen von kristallinen Barren in sogenannte Blöcke, Bricks oder Säulen usw.. Als "sägen" wird hier jede Arte des Zerteilens von Material mittels eines oder mehrerer Schneidedrähte verstanden, insbesondere auch das sogenannte Drahttrennläppen, bei dem nicht der Draht selbst das Material zerteilt, sondern im Wesentlichen ein an der oder den Kontakstelle(n) zwischen Material und Draht eingebrachtes Gemisch aus Glykol oder Öl und mit Abrasivkörnern (sog. Slurry). Der Draht bewegt die Slurry an bzw. in den Kontaktzonen, so dass das Material mittels Drahttrennläppen abgetragen wird. Zur Führung des mindestens einen Schneidedrahtes werden Drahtführungselemente eingesetzt, die verschiedenen Ausgestaltungen haben können, wie z.B. Drahtführungsscheiben, Umlenkwalzen bzw. Umlenkzylinderrollen, Führungsrollen, angetriebene oder antriebslose Umlenkrollen usw..The embodiments described below illustrate the versatile application of the invention. The subject matter defined by the term "wire sawing apparatus" is to be understood very generally and includes all apparatuses for breaking up crystalline material, such as wire saws for cutting blocks, bricks or columns in wafers, squarers for breaking up crystalline ingots into so-called blocks, bricks or pillars etc. "Sawing" is understood here to mean any kind of dicing of material by means of one or more cutting wires, in particular also so-called wire-separating lapping, in which the wire itself does not cut the material, but essentially one at or the contact point ( n) between the material and wire introduced mixture of glycol or oil and with abrasive grains (so-called slurry). The wire moves the slurry on or in the contact zones, so that the material is removed by means of wire cutting laps. For guiding the at least one cutting wire wire guide elements are used, which may have different configurations, such as wire guide disks, guide rollers or Umlenkzylinderrollen, Guide rollers, driven or non-driven guide rollers etc. ,

Auf der Drahtsäge-Vorrichtung kann anstelle des Zerteilens von kristallinen Barren in sogenannte Blöcke, Bricks oder Säulen usw. durch Drahttrennläppen auch der Prozess des Drahttrennschleifens zur Anwendung kommen. Beim Drahttrennschleifen wird ein Draht verwendet, bei dem die Abrasivteilchen(z.B. Diamantpartikel) metallisch an die Oberfläche des Drahtes gebunden sind.On the wire-sawing apparatus, instead of dividing crystalline ingots into so-called blocks, bricks or columns, etc. by wire-cutting lapping, the process of wire-cutting can also be used. In wire cutting, a wire is used in which the abrasive particles (e.g., diamond particles) are metallically bonded to the surface of the wire.

Die Figuren 1 bis 5 beziehen sich auf Anwendungsbeispiele, die die Drahtführung im Drahtfeld eines Squarers betreffen, wobei die Sensoren in der Umgebung des Drahtfeldes angeordnet sind, um insbesondere das Auftreten von Drahtsprüngen an Drahtführungsscheiben zu vermeiden. Die Figuren 6, 7 und 8 beschreiben weitere Anwendungsfälle der Sensoranordnung, bei der insbesondere eine unbehinderte Wanderung des Drahtes auf Umlenkzylinderrolle sicher gestellt werden soll oder der Verschleiß von Drahtführungsscheiben überwacht werden soll. Die Sensoranordnung zur Erkennung der Position eines Sägedrahtes ist also nicht bloß auf die Erkennung eines Drahtsprunges an Drahtführungsscheiben bzw. den Verschleiß von Drahtführungsscheiben begrenzt. Diese Sensoranordnung kann an allen Typen von Drahtsäge-Vorrichtungen wie Squarer oder Multi Wire Sägen Anwendung finden. Stets ist der Sensor im Umgebungsbereich einer Drahtführungsscheibe bzw. einer analogen Position in der Umgebung einer Umlenkrolle, einer Führungsrolle oder eines Umlenkzylinderrolle oder dergl. angeordnet und detektiert die Abweichung der IST-Position des Drahtes von seiner SOLL-position. Diese zahlreichen Anwendungsfälle werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 8 detailliert beschrieben.The FIGS. 1 to 5 refer to application examples, which relate to the wire guide in the wire field of a squarer, wherein the sensors are arranged in the vicinity of the wire field, in particular to avoid the occurrence of wire jumps on wire guide disks. The FIGS. 6 . 7 and 8th describe further applications of the sensor arrangement, in which in particular an unobstructed migration of the wire to Umlenkzylinderrolle should be ensured or the wear of wire guide wheels to be monitored. The sensor arrangement for detecting the position of a sawing wire is therefore not limited to the detection of a wire jump on wire guide disks or the wear of wire guide disks. This sensor arrangement can be used on all types of wire-saw devices, such as square or multi-wire saws. The sensor is always arranged in the vicinity of a wire guide disk or an analogous position in the vicinity of a deflection roller, a guide roller or a deflection roller or the like, and detects the deviation of the actual position of the wire from its desired position. These numerous applications are described below with reference to the FIGS. 1 to 8 described in detail.

Als ein erstes Ausführungsbespiel wird hier zunächst anhand der Figuren 1 bis 3 eine Drahtsäge-Vorrichtung in Form eines Squarers beschrieben, an dem eine erfindungsgemäße Sensorik montiert ist. Die Sensorik ist mit einer Steuerschaltung verbunden, die anhand der Fig. 4 und 5 in zwei Ausführungsbeispielen beschrieben wird.As a first exemplary embodiment is here first on the basis of FIGS. 1 to 3 a wire saw device in the form of a Squarers described on which a sensor according to the invention is mounted. The sensor is connected to a control circuit based on the Fig. 4 and 5 in two embodiments will be described.

Die Figuren 1a) und 1b) sowie 2 zeigen in verschiedenen Ansichten eine erfindungsgemäße Drahtsäge-Vorrichtung in Gestalt eines Squarers 100, der mittels eines Schneidedrahtes 140, einen monokristallinen Ingot 200 bzw. multikristallinen Barren 200 aus einem kristallinen Material, wie z.B. Silizium, in Blöcke bzw. Bricks zerteilt.The FIGS. 1a) and 1b 2 and 2 show in different views a wire saw apparatus according to the invention in the form of a squarer 100 which cuts into blocks or bricks by means of a cutting wire 140, a monocrystalline ingot 200 or multicrystalline ingots 200 of a crystalline material such as silicon.

Die die Figur 1 zeigt anhand der Ansichten a) und b) exemplarisch die Führung des Schneidedrahtes 140 über Drahtführungselemente in Form von Umlenkrollen 120 und Drahtführungsscheiben 110 sowie die Anordnung mindestens eines Sensors 135 zum Detektieren der aktuellen Draht-Position und sicheren Erkennen eines Drahtsprunges. Bevor hierauf näher eingegangen wird, soll hier zunächst anhand der Figur 2 der allgemeine Aufbau des Squarers beschrieben werden.The the FIG. 1 shows on the basis of the views a) and b) by way of example the guidance of the cutting wire 140 via wire guide elements in the form of pulleys 120 and wire guide disks 110 and the arrangement of at least one sensor 135 for detecting the current wire position and reliable detection of a wire jump. Before this will be discussed in more detail, should first be based on the FIG. 2 the general structure of the Squarers are described.

Die Figur 2 zeigt dazu in einer dreidimensionalen Ansicht den Squarer 100, der einen Rahmen bzw. eine Halterung 130 für mehrere Drahtführungselemente in Form von Drahtführungsscheiben 110 sowie Umlenkrollen 120 (alle eine Art von vorher bereits aufgezählten Drahtführungselementen) aufweist. Der über die Drahtführungsscheiben geführte Schneidedraht 140 kreuzt sich im Schneidebereich und spannt dort ein Drahtfeld 145 auf, das zum Zersägen von multi- oder monokristallinen Blöcken bzw. Ingots geeignet ist. Der Schneidedraht 140 wird über die Umlenkrollen 120, welche sich im oberen Bereich der Halterung 130 befinden, auf die jeweiligen Drahtführungsscheiben 110 geführt, welche sich im unteren Bereich der Halterung 130 befinden und für die Umlenkung des Schneidedrahtes in die horizontale Schneidrichtung sowie für eine exakte Drahtführung sorgen.The FIG. 2 shows in a three-dimensional view of the squarer 100 having a frame or a holder 130 for a plurality of wire guide elements in the form of wire guide disks 110 and pulleys 120 (all a kind of previously enumerated wire guide elements). The over the Wire guide-guided cutting wire 140 intersects in the cutting area and tensions there a wire field 145, which is suitable for sawing multi or monocrystalline blocks or ingots. The cutting wire 140 is guided over the guide rollers 120, which are located in the upper region of the holder 130, to the respective wire guide disks 110, which are located in the lower region of the holder 130 and for the deflection of the cutting wire in the horizontal cutting direction and for an exact wire guide to care.

In der näheren Umgebung einer jeden Drahtführungsscheibe 110 ist ein Sensor 135 vorgesehen, der auf die Führung bzw. die aktuelle Position des Schneidedrahtes ausgerichtet ist, um evtl. auftretende Drahtsprünge sofort zu erkennen. Denn durch den Bearbeitungsprozess ist festgelegt, in welcher Rille sich der Schneidedraht befinden soll. Sollte der Schneidedraht, aus welchem Grund auch immer, diese Rille bzw. optimale Position verlassen, wird dies durch die hier vorgeschlagene Erfindung sofort erkannt und angezeigt bzw. ausgewertet.In the vicinity of each wire guide disk 110, a sensor 135 is provided, which is aligned with the guide or the current position of the cutting wire in order to recognize any occurring wire jumps immediately. Because the machining process determines in which groove the cutting wire should be located. Should the cutting wire, for whatever reason, leave this groove or optimal position, this is immediately recognized and displayed or evaluated by the invention proposed here.

Der hier verwendete Säge- bzw. Schneidedraht 140 ist mit etwa 250 µm nur unwesentlich dicker als ein menschliches Haar. Das Zerschneiden eines Ingots 200 (siehe auch Fig. 1) mit einem hauchdünnen messingbeschichteten Stahldrahtes dauert in der Regel 5 bis 7 Stunden. Dabei vollzieht der Draht eine Pendelbewegung, indem der Draht vorwärts und rückwärts mit einer Geschwindigkeit von bis zu 15 m/s durch das Material bewegt wird. Das dargestellte Rollensystem sorgt dafür, dass der Sägedraht nacheinander alle Sägekanäle durchläuft. Zum Zerschneiden des Ingots 200 in beispielsweise sechzehn Blöcke wird eine Drahtrolle mit etwa 400 km Draht benötigt.The sawing or cutting wire 140 used here is only slightly thicker than a human hair with approximately 250 μm. Slicing an ingot 200 (see also Fig. 1 ) with a wafer-thin brass-coated steel wire usually takes 5 to 7 hours. The wire makes a pendulum motion by moving the wire back and forth through the material at a speed of up to 15 m / s. The illustrated roller system ensures that the saw wire passes through all the sawing channels one after the other. For cutting the ingot 200 into, for example, sixteen blocks, a wire roll with about 400 km of wire is needed.

Die Drahtführung wird nun anhand der Figur 1 näher beschrieben:The wire guide will now be based on the FIG. 1 described in more detail:

Die Figur 1 zeigt anhand der Ansichten a) und b) exemplarisch die Führung eines Schneidedrahtes 140 über die Umlenkrollen 120 und Drahtführungsscheiben 110 sowie die Anordnung des Sensors 135 zum sicheren Erkennen eines Drahtsprunges. Der über die Rollen geführte Draht 140 wird durch die Drahtführungsscheiben 110 in die horizontale Schneidposition gebracht und somit zum Zersägen des Ingots 200 exakt positioniert. Die jeweiligen Drahtführungsscheiben 110 weisen dazu mehrere Rillen auf (siehe auch Figur 3). Ein an der Halterung 130 jeweils in unmittelbarer Umgebung der Drahtführungsscheibe 110 montierter Sensor 135 überprüft die exakte Position des Schneidedrahtes 140 und meldet einen gegebenenfalls auftretenden Drahtsprung. Die von dem Sensor erfasste Umgebung A entspricht einem engeren Bereich in Nähe der Rillen der Drahtführungsscheibe 110. Der gezeigte Sensor 135 ist hier als ein Näherungsgeber in Gestalt eines Hochfrequenzoszillationstyps ausgestaltet, der eine Messspule einen Schwingungsschaltkreis einen Amplitudenerfassungskreis sowie einen Ausgabeschaltkreis aufweist. Alle Schaltungselemente können in einem Gehäuse integriert sein. Alternativ dazu kann die Messspule aus in einem separaten Messkopf eingebaut sein und über ein Kabel mit dem Schwingungsschaltkreis verbunden sein, der mit den restlichen Schaltungselementen in einem anderen Gehäuse montiert ist. Dazwischen befindet sich ein Kabel (Koaxialkabel), in dem auch ein Verstärker integriert sein kann, wenn es eine gewisse Länge aufweist. Mittels des Schwingungsschaltkreis und der Messspule wird ein Hochfrequenzmagnetfeld erzeugt, das in dem sich in der Nähe befindlichen Metallobjekt (hier im Schneidedraht) einen Induktionsstrom (Wirbelstrom) erzeugt. Je geringer der Abstand zwischen Sensor und Metallobjekt ist, desto größer ist der Induktionsstrom und desto größer wird die Last im Schwingungsschaltkreis. Diese Änderungen werden im Sensor durch die darin befindliche Amplitudenerfassungsschaltung erkannt und über den Ausgabeschaltkreis als Messsignal bzw. Sensorsignal (s. Signal S Fig. 1) ausgegeben.The FIG. 1 shows on the basis of the views a) and b) by way of example the guidance of a cutting wire 140 on the pulleys 120 and wire guide disks 110 and the arrangement of the sensor 135 for the reliable detection of a wire jump. The guided over the rollers wire 140 is brought by the wire guide discs 110 in the horizontal cutting position and thus accurately positioned for sawing the ingot 200. The respective wire guide disks 110 have for this purpose a plurality of grooves (see also FIG. 3 ). A mounted on the holder 130 each in the immediate vicinity of the wire guide disk 110 sensor 135 checks the exact position of the cutting wire 140 and reports any occurring wire jump. The environment A detected by the sensor corresponds to a narrower area near the grooves of the wire guide disk 110. The sensor 135 shown here is configured as a proximity encoder in the form of a high frequency oscillation type comprising a measuring coil, a vibration circuit, an amplitude detection circuit, and an output circuit. All circuit elements can be integrated in one housing. Alternatively, the measuring coil may be incorporated in a separate measuring head and connected by a cable to the vibration circuit mounted with the remaining circuit elements in another housing. In between there is a cable (coaxial cable) in which an amplifier can be integrated if it has a certain length. By means of the oscillation circuit and the measuring coil, a high frequency magnetic field is generated, which in the nearby metal object (here in the cutting wire) a Induced current (eddy current) generated. The smaller the distance between the sensor and the metal object, the larger the induction current and the larger the load in the oscillation circuit. These changes are detected in the sensor by the amplitude detection circuit located therein and via the output circuit as a measurement signal or sensor signal (see signal S Fig. 1 ).

Es sind verschiedene Ausführungen des Näherungsgebers denkbar, wie z.B. als schaltender Sensor mit interner oder externer Elektronik bzw. Verstärker, oder z.B. bevorzugt als schaltender Sensor mit externem einstellbaren Verstärker. Somit befindet sich im Sensor selbst bevorzugt immer ein Teil der Elektronik oder sogar die gesamte Elektronik. Die nicht im Sensor befindliche Elektronik bzw. der Verstärker kann z.B. sich im Kabel, in einem Steckverbinder befinden oder als separater Verstärker ausgebildet sein.Various embodiments of the proximity sensor are conceivable, such as e.g. as a switching sensor with internal or external electronics or amplifier, or e.g. preferred as a switching sensor with external adjustable amplifier. Thus, in the sensor itself is preferably always a part of the electronics or even the entire electronics. The non-sensor electronics or amplifier may be e.g. be in the cable, in a connector or be designed as a separate amplifier.

Die Figur 3 zeigt dazu im Detail den oberen Bereich der Drahtführungsscheibe 110 mit den darin vorgesehenen Rillen. Hier sind beispielsweise 10 äquidistante Rillen vorhanden, von denen hier exemplarisch die Rillen R1, R5 und R10 mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die mittlere Rille R5 soll die aktuelle und gewünschte Ideallage bzw. Soll-Position P0 des Schneidedrahtes 140 definieren. Der in unmittelbarer Umgebung montierte Sensor 135, welcher beispielsweise einen Näherungsschalter mit integriertem Verstärker darstellt, erfasst die aktuelle und optimale Position des Schneidedrahtes. Sobald nun ein Drahtsprung aus der aktuellen Rille R5 in eine andere Rille hinein auftreten sollte, wird dies durch den Sensor 135 sofort erkannt. Der Sensor ist mit einer später noch beschriebenen Schaltung verbunden, die eine Auswertung des Sensorsignales vornimmt und bei einem Drahtsprung die Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) der Drahtsäge-Vorrichtung anhält.The FIG. 3 shows in detail the upper portion of the wire guide disk 110 with the grooves provided therein. Here, for example, 10 equidistant grooves are present, of which the grooves R1, R5 and R10 are provided here by way of example with a reference numeral. The middle groove R5 is intended to define the current and desired ideal position or desired position P0 of the cutting wire 140. The sensor 135 mounted in the immediate vicinity, which represents, for example, a proximity switch with integrated amplifier, detects the current and optimum position of the cutting wire. As soon as a wire jump from the current groove R5 should occur in another groove, this is immediately detected by the sensor 135. The sensor is with one later described circuit which performs an evaluation of the sensor signal and at a wire jump, the drive means (not shown) of the wire sawing device stops.

Die Figuren 4 und 5 zeigen in weiteren Details Beispiele zum Aufbau der erfindungsgemäßen Sensor-Einrichtung mit zugehöriger Steuerschaltung.The FIGS. 4 and 5 show in further details examples of the structure of the sensor device according to the invention with associated control circuit.

In der Figur 4 ist beispielsweise eine erste Steuerschaltung 150 dargestellt, die mit dem Sensor 135 verbunden ist. Der Sensor liefert ein Sensorsignal S, das am Eingang der Steuerschaltung 150 anliegt. Die Steuerschaltung 150 weist insbesondere einen Vergleicher bzw. Differenzverstärker 151 auf, der anhand einer Schwellwertdetektion erkennt, ob das Sensorsignal S einen Drahtsprung anzeigt oder nicht. Dem Differenzverstärker 151 ist eine Triggerstufe 152 nachgeschaltet, welche ein rechteckförmiges Triggersignal ausbildet und dieses auf eine Verknüpfungsstufe 153 führt. Die Verknüpfungsstufe, welche hier als logisches ODER-Gatter ausgebildet ist, verknüpft mehrere Sensorsignale und bewirkt somit, dass am Ausgang der Steuerschaltung ein Steuersignal ST erzeugt wird, sobald zumindest einer der Sensoren einen Drahtsprung detektiert. Der Verknüpfungsstufe 153 ist ein Schaltkreis zur Ausgangsimpulsformung nachgeschaltet, der ein potentialfreies Steuersignal ST erzeugt, welches beispielsweise auf die eigentliche Antriebssteuerung (Maschinensteuerung) für Elektromotoren geführt wird, welche die Drahtsäge-Vorrichtung antreiben.In the FIG. 4 For example, a first control circuit 150 connected to the sensor 135 is shown. The sensor supplies a sensor signal S, which is present at the input of the control circuit 150. The control circuit 150 has, in particular, a comparator or differential amplifier 151 which, on the basis of a threshold value detection, detects whether the sensor signal S indicates a wire jump or not. The differential amplifier 151 is followed by a trigger stage 152, which forms a rectangular trigger signal and this leads to a link stage 153. The connection stage, which is designed here as a logical OR gate, combines a plurality of sensor signals and thus causes a control signal ST to be generated at the output of the control circuit as soon as at least one of the sensors detects a wire jump. The combination stage 153 is followed by an output pulse shaping circuit which generates a floating control signal ST, which is fed, for example, to the actual drive control (machine control) for electric motors which drive the wire saw apparatus.

Die Steuerschaltung 150 kann zusätzlich noch mit einer ersten Schaltstufe 155 versehen werden, welche prüft, ob ein Masseschluss des jeweiligen Drahtes vorliegt. Somit wird eine zusätzliche Sicherheitsfunktion eingebaut. Außerdem kann die Schaltung auch noch zusätzlich eine zweite Schaltungsstufe 156 aufweisen, welche eine automatische Sicherheits-/Funktionskontrolle des Sensors bewirkt.The control circuit 150 may additionally be provided with a first switching stage 155 which checks whether a short to ground of the respective wire is present. Thus, an additional safety function is installed. In addition, the circuit may also additionally have a second circuit stage 156, which causes an automatic safety / function control of the sensor.

Die von der Schaltung 150 verarbeiteten Sensorsignale können nicht nur von den Drahtsprung-Sensoren, wie z.B. dem Sensor 135, sondern auch von weiteren Sensoren stammen, die beispielsweise die Drahtspannung messen oder detektieren. Somit können in der Steuerschaltung 150 verschiedene Sensor-Signale zusammengeführt und verarbeitet werden. Der Antrieb der Drahtsäge-Vorrichtung wird beispielsweise auch dann gestoppt, wenn die Drahtspannung außerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereiches liegen sollte.The sensor signals processed by the circuit 150 can not only be detected by the wire-jump sensors, such as those shown in FIG. The sensor 135, but also come from other sensors that measure or detect, for example, the wire tension. Thus, in the control circuit 150 different sensor signals can be merged and processed. The drive of the wire saw device is stopped, for example, even if the wire tension should be outside a predetermined tolerance range.

Die Figur 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Steuerschaltung 160, welche einer vereinfachten Ausführungsform der zuvor beschriebenen Schaltung 150 entspricht. Das von dem Sensor 135' kommende Signal S wird auf einem Differenzverstärker 161 geführt, der hier ebenfalls als Vergleicher wirkt. Der Differenzverstärker 161 sorgt für eine Signalvorverarbeitung, indem er das analoge Sensorsignal in einen Schaltpegel mit definiertem Spannungshub von z.B. 0 oder 15 Volt wandelt. Eine nachgeschaltete Triggerstufe 162 dient der Impulsbildung und zur zusätzlichen Sicherheit, das normgerechte Flankensteilheiten für die nachfolgende Stufe erzeugt werden. Hierzu kann z.B. ein Monoflop eingesetzt werden. Im gezeigten Beispiel folgt dann eine Verknüpfungsstufe 163, die ebenfalls als Odergatter ausgeführt ist und mehrere Sensorsignale bzw. Signale von mehreren Sensoren 135' und 136' zusammenführt. Danach folgt die Ausgangsimpulsformung in einer entsprechenden Stufe 164, so dass schließlich ein Steuersignal ST' erzeugt wird, welches die Anhalte-Funktion in der Maschinensteuerung bewirkt. Die erfindungsgemäße Steuerschaltung 150 bzw. 160 kann auch in die Maschinensteuerung integriert werden.The FIG. 5 shows another embodiment of the control circuit 160, which corresponds to a simplified embodiment of the circuit 150 described above. The signal S coming from the sensor 135 'is fed to a differential amplifier 161, which also acts as a comparator here. Differential amplifier 161 provides signal preprocessing by converting the analog sensor signal to a switching level with a defined voltage swing of, for example, 0 or 15 volts. A downstream trigger stage 162 is used for pulse formation and for additional security, the standardized edge slopes are generated for the subsequent stage. For this example, a monoflop can be used. In the example shown then follows a link stage 163, which is also designed as OR gate and a plurality of sensor signals or signals from a plurality of sensors 135 'and 136' merges. Thereafter, the output pulse shaping follows in a corresponding stage 164, so that finally a control signal ST 'is produced which effects the stopping function in the machine control. The control circuit 150 or 160 according to the invention can also be integrated into the machine control.

Die hier anhand der Figuren 1 bis 5 zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind insbesondere dazu geeignet, an dem jeweiligen Drahtführungselement (Drahtführungsscheibe, Umlenkrolle, Führungsrolle, Umlenkzylinderrolle etc.) zuverlässig eine Änderung der aktuellen Position des Schneidedrahtes zu erkennen. Mittels einer Steuerschaltung bzw. einer darin realisierten Auswerteelektronik wird im Fall eines Drahtsprunges ein Steuersignal bzw. einen Ausschaltimpuls für den Antrieb der Drahtsäge-Vorrichtung erzeugt. Im Fall andersgearteter Positionsveränderungen des Schneidedrahtes, wie z. B. in Fig. 6, Fig. 7 und Fig.8 dargestellt, muss das Steuersignal nicht zwangsläufig zu einer Abschaltung des Antriebs führen sondern kann zu einer Meldung führen, am Ende des laufenden Sägeprozesses, das überwachte Element zu prüfen und ggf. auszutauschen.The here on the basis of FIGS. 1 to 5 previously described embodiments of the invention are particularly suitable for reliably detecting a change in the current position of the cutting wire on the respective wire guide element (wire guide disk, deflection roller, guide roller, deflection roller, etc.). By means of a control circuit or evaluation electronics realized therein, in the case of a wire jump, a control signal or a switch-off pulse for the drive of the wire saw device is generated. In the case of other types of position changes of the cutting wire, such. In Fig. 6 . Fig. 7 and Figure 8 shown, the control signal does not necessarily lead to a shutdown of the drive but can lead to a message at the end of the ongoing sawing process to check the monitored element and replace if necessary.

Die Erfindung hat unter anderem den Vorteil, dass ein Drahtsprung sicher und sofort erkannt wird und somit die Maschine bzw. der Antrieb sofort gestoppt wird. Zudem entfällt bei einem Neueinrichten des Drahtfeldes eine zusätzliche Kontrolle der Lage des jeweiligen Drahtes in der vorgesehenen Rille.The invention has, inter alia, the advantage that a wire jump is detected reliably and immediately and thus the machine or the drive is stopped immediately. In addition, eliminates the need to re-set the wire field an additional Check the position of each wire in the designated groove.

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie nach einer Triggerung einer beliebigen Eingangsflanke am Sensorausgang einen Setzimpuls für eine Speicherzelle D-Flip-Flop ausgibt. Es handelt sich hier also um einen schaltenden Sensor, der mit einem D-Latch ausgerüstet ist. Somit wird im Ereignisfall, der auch sehr kurz sein kann, eine Signalisierung (z.B. optische Alarmanzeige) gesetzt und vermieden werden, dass Ereignisse nicht von bedienenden Personal erkannt werden (Abwesenheit, zu kurzer temporärer Ereignisfall usw.). Die Triggerung dient insbesondere der Erhöhung der Störfestigkeit und Variabilität. Für die Elektronik kann vorzugsweise die Hälfte der Sensor-Speisespannung verwendet werden. Dies trägt zu einer ausreichenden Störspannungsfestigkeit bei. Für die logische Verknüpfung mehrerer Sensoreingangs-Signale kann auf eine übliche Logikschaltung zurückgegriffen werden, wobei vorzugsweise besonders verlustleistungsarme Bauteile verwendet werden. Als Sensortyp eignet sich beispielsweise ein Gleichstrom-Näherungsschalter mit Verstärker.The control circuit according to the invention is characterized in particular by the fact that it outputs a set pulse for a memory cell D-flip-flop after a triggering of any input edge at the sensor output. It is therefore a switching sensor equipped with a D-latch. Thus, in the event of an event, which may also be very short, signaling (e.g., visual alarm indication) is set and it is avoided that events are not recognized by operating personnel (absence, too short a temporary event, etc.). The triggering serves in particular to increase immunity to interference and variability. For the electronics, preferably half of the sensor supply voltage can be used. This contributes to a sufficient noise immunity. For the logical combination of a plurality of sensor input signals can be resorted to a conventional logic circuit, preferably with particularly low-loss components are used. As a sensor type, for example, a DC proximity switch with amplifier is suitable.

Die obigen anhand der Figuren 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine erfindungsgemäß ausgestaltete Drahtsäge-Vorrichtung in Form eines Squarers, der einen über Drahtführungsscheiben geführten und unter Zugspannung longitudinal bewegten Schneidedraht aufweist, wobei jede Drahtführungsscheibe mehrere Rillen zur Führung des Schneidedrahtes aufweist. Es versteht sich, dass die Erfindung auch auf jede andere Art von Drahtsäge-Vorrichtungen angewendet werden kann, bei der mindestens ein Schneidedraht in einer Rille geführt wird, wobei es dabei unerheblich ist, ob die Führung mittels einer Drahtführungsscheibe im engeren Sinne erfolgt. Deshalb soll der Begriff "Drahtführungsscheibe" auch nicht eng verstanden werden, sondern jede Art von Drahtführungselementen umfassen, die mit Rillen versehen sein können, wie z.B. Rollen, Räder, Walzen, Zylinder und dergleichen.The above based on the FIGS. 1 to 5 described embodiments relate to an inventively designed wire saw apparatus in the form of a Squarers having a guided over wire guide disks and under tension longitudinally moving cutting wire, each wire guide disk has a plurality of grooves for guiding the cutting wire. It will be understood that the invention also applies to any other type of wire sawing apparatus can be, in which at least one cutting wire is guided in a groove, wherein it is irrelevant whether the leadership is done by means of a wire guide disc in the strict sense. Therefore, the term "wire guide disk" should not be understood to be narrow, but include any type of wire guide elements that may be provided with grooves, such as rollers, wheels, rollers, cylinders and the like.

Anhand der Figur 6a), 6b) und 7 wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, nämlich eine Sensorik zur Überwachung einer nicht durch Rollenverschleiß beeinträchtigten Drahtführung während eines Auf- oder Abwicklungsvorgangs:Based on Figure 6a), 6b ) and 7 A further exemplary embodiment of the invention will now be described, namely a sensor system for monitoring a wire guide not impaired by roller wear during a winding or unwinding operation:

Die Figur 6a) zeigt einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der Schneidedraht 140 über mehrere Drahtführungselemente in Form verschiedener Umlenkrollen 121 und 122 (auch Führungsrolle genannt) sowie einer ausgedehnten Umlenkzylinderrolle 124 auf eine Drahtvorratsspule 125 geführt wird, um dort aufgewickelt zu werden. Als Gegenstück zu der gezeigten Drahtvorratsspule 125 ist eine (nicht dargestellte) weitere Drahtvorratsspule vorgesehen, von der der Schneidedraht 140 abgewickelt wird, in Zugrichtung Z durch das Material geführt wird und anschließend, wie in Figur 6 a) dargestellt, über die Umlenkrolle 121 und Führungsrolle 122 und die Umlenkzylinderrolle 124 auf die Drahtvorratsspule 125 geführt und dort aufgewickelt wird.The FIG. 6a ) shows a portion of a device according to the invention, in which the cutting wire 140 is guided over several wire guide elements in the form of various guide rollers 121 and 122 (also called guide roller) and an extended Umlenkzylinderrolle 124 on a wire supply spool 125 to be wound up there. As a counterpart to the wire supply spool 125 shown, a further wire supply spool (not shown) is provided from which the cutting wire 140 is unwound, passed through the material in the direction of pull Z, and then, as in FIG FIG. 6 a) represented, is guided over the guide roller 121 and guide roller 122 and the Umlenkzylinderrolle 124 on the wire supply spool 125 and wound there.

Das sukzessive Ab- und wieder Aufwickeln des Drahtes ist ein wesentliches Funktionsmerkmal einer Drahtsägemaschine, da es von Vorteil ist, den Draht im sogenannten Pendelschnitt zu bewegen. Dabei wird von der den unbenutzten Draht bevorratenden Spule eine gewissen Länge Draht abgewickelt und nach Durchlauf durch das zu sägende Objekt auf eine Sammelspule für benutzten Draht aufgewickelt, die Drahtbewegung dann zum Stillstand gebracht und anschließend mittels einer Rückwärtsbewegung des Drahtes eine etwas geringere Länge Draht von der Altdrahtspule geholt und wieder auf die Vorratsspule zurückgewickelt. Und so weiter. Typische Längen sind dabei 300 m in der Vorwärtsrichtung und 280 m in der Rückwärtsrichtung. Das Aufwickeln des benutzten Drahtes geschieht dabei mit einer Steigung von einigen mm je Spulenumdrehung bei einer genutzten Spulenlänge von 100 mm bis 200 mm.The successive winding and rewinding of the wire is an essential feature of a wire saw machine, since it is advantageous to move the wire in the so-called pendulum cut. In this case, a certain length of wire is unwound from the unused wire spool and wound after passing through the object to be sawed on a collecting coil for used wire, the wire movement then brought to a standstill and then by means of a backward movement of the wire a slightly shorter length wire from the The old wire spool was taken and wound back onto the supply reel. And so on. Typical lengths are 300 m in the forward direction and 280 m in the backward direction. The winding of the used wire is done with a pitch of a few mm per coil revolution with a used coil length of 100 mm to 200 mm.

Der Schneidedraht 140 muss möglichst gleichverteilt auf die Drahtvorratsspule 125 aufgewickelt werden. Dazu wird die Führungsrolle 122 vertikal aufwärts und abwärts bewegt, wobei der Schneidedraht 140 über die Umlenkzylinderrolle 124 gleitet bzw. wandert. Diese Umlenkzylinderrolle 124 hat eine längliche, walzenartige Form und besteht aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem Material geringer Dichte, hoher Verschleißfestigkeit und möglichst großer Haftreibung gegenüber dem Draht.The cutting wire 140 must be wound onto the wire supply spool 125 as uniformly as possible. For this purpose, the guide roller 122 is vertically moved up and down, wherein the cutting wire 140 slides over the Umlenkzylinderrolle 124 or wanders. This Umlenkzylinderrolle 124 has an elongated, roller-like shape and consists of a plastic, preferably a material of low density, high wear resistance and the greatest possible static friction against the wire.

Die Figur 6a) zeigt den Schneidedraht 140 in der oberen Position, also am oberen Ende der Umlenkzylinderrolle 124, und die Figur 6b) zeigt den Schneidedraht 140 an der unteren Position, also am unteren Ende der Umlenkzylinderrolle 124. Wie zu sehen ist, ändert sich entsprechend die vertikale Position des Schneidedrahtes 140 auf der Umlenkzylinderrolle 124. Wegen des Auslenkwinkels des Drahtes an der Umlenkrolle 121 und der sich daraus ergebenden, im Bild nach unten gerichteten Schubkraft auf den Draht folgt der Drahtverlauf der Abwärtsbewegung der Rolle 122 freiwillig. Dieses freiwillige Folgen ist nur behindert, wenn sich durch Verschleiß entstandene Umfangsrillen auf der Umlenkzylinderrolle 124 befinden. Mittels eines Sensors 135, der starr mit der Führungsrolle 122 verbunden ist, wird die Position des Schneidedrahtes 140 zu dieser Führungsrolle 122 überwacht. Sofern kein Verschleiß an den Rollen 122 bzw. 124 auftritt bzw. sich bemerkbar macht, bleibt diese Position unverändert und befindet sich immer auf der oberen Abrollebene der Umlenkrolle 122.The FIG. 6a ) shows the cutting wire 140 in the upper position, ie at the upper end of the Umlenkzylinderrolle 124, and the FIG. 6b As can be seen, the vertical position of the cutting wire 140 on the Umlenkzylinderrolle 124 changes accordingly. Because of the deflection angle of the wire to the guide roller 121 and the As a result, the downward thrust force on the wire results in the wire trajectory of the downward movement of the roller 122 being voluntary. This voluntary consequences is only hindered if circumferential grooves caused by wear are on the reversing cylinder roller 124. By means of a sensor 135, which is rigidly connected to the guide roller 122, the position of the cutting wire 140 is monitored to this guide roller 122. If no wear on the rollers 122 or 124 occurs or makes itself felt, this position remains unchanged and is always on the upper rolling plane of the guide roller 122nd

Die Figur 7 zeigt die Situation, bei der auf der Umlenkzylinderrolle 124 sich aufgrund von Materialverschleiß störende Rillen ausgebildet haben, von denen zumindest eine Verschleißrille V so tief ausgebildet ist, dass der Schneidedraht 140 bei seiner Abwärtsbewegung (Wandern) in dieser Verschleißrille V hängen bleibt. In einem solchen Fall wird der Schneidedraht 140 nicht mehr gleichverteilt auf die Drahtvorratsspule aufgewickelt werden. Durch den Sensor 135 wird aber dieser Fall sofort detektiert, da die IST-Position P# des Schneidedrahtes 140 kurzzeitig von der relativ zur Führungsrolle 122 vorgegebenen Soll-Position P0 nach oben bzw. unten (je nach Auf- bzw. Abwickelrichtung) abweicht und der Sensor 135 dieses erkennt. In diesem Fall, so wie in Figur 6c dargestellt, hebt der Schneidedraht 140 von der Führungsrolle 122 entweder ab und es entsteht eine Vergrößerung des Abstandes zwischen Schneidedraht 140 und oberer Laufebene der Führungsrolle 122 (bei dem hier gezeichneten Fall erfolgt keine Drahtumlenkung an der Führungsrolle 122) oder der Schneidedraht wird weit stärker als vorgesehen an der Führungsrolle 122 umgelenkt (nicht gezeichneter Fall).The FIG. 7 shows the situation in which disturbing grooves have formed on the Umlenkzylinderrolle 124 due to material wear, of which at least one wear groove V is formed so deep that the cutting wire 140 gets stuck in this wear groove V in its downward movement (hiking). In such a case, the cutting wire 140 will no longer be uniformly wound up on the wire supply spool. By the sensor 135, however, this case is detected immediately, since the actual position P # of the cutting wire 140 briefly deviates upwards or downwards from the nominal position P0 specified relative to the guide roller 122 (depending on the winding or unwinding direction) and the Sensor 135 detects this. In this case, as shown in Figure 6c, the cutting wire 140 either lifts off from the guide roller 122 and increases the distance between the cutting wire 140 and the upper running plane of the guide roller 122 (in the case illustrated here, there is no wire deflection on the guide roller 122 ) or the cutting wire is deflected much more than intended on the guide roller 122 (not shown case).

Der Sensor 135 ist z.B. ein induktiver Näherungsgeber mit integriertem Vorverstärker, der diese Positionsänderung sofort erkennt und an die Steuerschaltung (s. Fig. 4 oder 5) weitergibt, welche die Vorrichtung bzw. Maschine sofort abstellen kann. Der Sensor 135 überwacht also die optimale Position bei der Abwärtsbewegung des Schneidedrahtes 140.The sensor 135 is, for example, an inductive proximity sensor with integrated preamplifier, which recognizes this change in position immediately and to the control circuit (s. Fig. 4 or 5 ), which can turn off the device or machine immediately. The sensor 135 thus monitors the optimum position during the downward movement of the cutting wire 140.

Als Sensoren für die Erfassung von analogen Signalen eignen sich sowohl induktive Sensoren ohne Fremdenergieversorgung als auch Sensoren mit Fremdenergieversorgung. Durch erstgenannte Sensoren werden Signalamplituden von nur einigen wenigen 100 mV erzeugt. Zur Erhöhung der Störsicherheit, d.h. Vergrößerung des Signal- Störspannungsabstandes, sollte das Signal verstärkt werden. Geeignete Verstärker sind z.B. Differenzverstärker, Elektrometerverstärker, Instrumentationsverstärker. Der Einsatz eines Bandpasses mit gleichzeitiger Signalverstärkung ist vorteilhaft.Suitable sensors for the detection of analog signals are both inductive sensors without external power supply and sensors with external power supply. The former sensors generate signal amplitudes of only a few 100 mV. To increase the immunity to interference, i. Increasing the signal-to-noise ratio, the signal should be amplified. Suitable enhancers are e.g. Differential amplifier, electrometer amplifier, instrumentation amplifier. The use of a bandpass with simultaneous signal amplification is advantageous.

Sensoren mit Fremdenergieversorgung und integrierter Signalverstärkung weisen Signalamplituden von mehreren Volt auf. Das bedeutet höhere Störsicherheit. Die Filterung der Signale erfolgt wie vor beschrieben. Für die Auswertung schneller Signaländerungen kommen z. B. Sensoren mit einer Signalverarbeitungsfrequenz von mehreren KHz zum Einsatz.Sensors with external power supply and integrated signal amplification have signal amplitudes of several volts. This means higher interference immunity. The filtering of the signals takes place as described above. For the evaluation of fast signal changes z. B. sensors with a signal processing frequency of several KHz used.

Die in den Figuren 6a), 6b) und 7 gezeigte Anordnung kann also eine sichere Überwachung des Verschleißes an der Umlenkzylinderrolle 124 erzielen.The in the FIGS. 6a), 6b ) and 7 shown arrangement can thus achieve a reliable monitoring of the wear on the Umlenkzylinderrolle 124.

Die in Fig. 6a), 6b) und 7 gezeigte Anordnung gestattet auch, den Verschleiß der Führungsrolle 122 zu überwachen, da im Falle eines Verschleißes dieser sich der Schneidedraht 140 tiefer in die Rolle einschneidet und die IST-Position P# des Scheidedrahtes dadurch im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Fall permanent tiefer liegt als die Soll-Position P0.In the Fig. 6a), 6b ) and 7 arrangement shown also allows to monitor the wear of the guide roller 122, since in the case of wear this, the cutting wire 140 cuts deeper into the roll and the actual position P # of the separating wire is thus permanently lower than that in contrast to the previously described case Target position P0.

Um den Rollenverschleiß an den anderen Rollen, wie z.B. den Umlenkrollen 120, 121 oder 121* zu detektieren, kann die Anordnung nach Figur 8 eingesetzt werden.In order to detect the role wear on the other rollers, such as the pulleys 120, 121 or 121 *, the arrangement can FIG. 8 be used.

Dazu wird in der Nähe der Umlenkrolle 121* ein Sensor 135* angebracht, der die Position des Schneidedrahtes 140 erfasst. Tritt an der Rolle 121* mit der Zeit ein Verschleiß auf, so äußert sich das insbesondere darin, dass der Schneidedraht 140 sich in das Rollenmaterial hinein frisst. Das tritt insbesondere bei Rollen auf, die einen hohen Schlupf mit dem Draht haben, wie z.B. Antriebsrollen oder abbremsende Rollen. Durch den Materialabrieb und das Eingraben des Drahtes 140 verringert sich der effektive Durchmesser der Rolle 121*. Der Draht 140 liegt dann in einer Position, die deutlich tiefer als die Normalposition ist und die insbesondere dann kritisch wird, wenn zwei entlang des Drahtweges aufeinanderfolgende Umlenkrollen nicht in einer Ebene liegen sondern ihre Achsen gegeneinander geneigt sind um den Drahtweg damit komplexe Konturen zu geben. Die Standzeit einer Umlenkrolle beträgt je nach bestimmten Prozeßparametern zwischen 10 und 50 Stunden Schnittzeit. Wird bei der derzeit visuell und manuell ausgeführten Verschleißkontrolle der kritische Verschleiß einer Umlenkrolle übersehen, so kann das zum Abspringen des Drahtes von der Rolle während des Schnittes und im weiteren zum Riss des Drahtes führen.For this purpose, a sensor 135 *, which detects the position of the cutting wire 140, is mounted in the vicinity of the deflection roller 121 *. If wear occurs on the roller 121 * over time, this manifests itself in particular in the fact that the cutting wire 140 eats into the roll material. This occurs especially in roles that have a high slip with the wire, such as drive rollers or braking rollers. The abrasion of the material and the burying of the wire 140 reduce the effective diameter of the roller 121 *. The wire 140 is then in a position that is significantly lower than the normal position and in particular becomes critical when two along the wire path successive pulleys are not in a plane but their axes are inclined against each other to give the wire path so complex contours. The service life of a deflection roller is between 10 and 50 hours, depending on the specific process parameters. Is in the currently visually and manually running wear control of the critical wear of a Override pulley, this can lead to the jump off the wire from the roll during the cut and in the further to the crack of the wire.

Durch den Sensor 135* wird auch in diesem Fall eine PositionsÄnderung des Drahtes 140 erkannt. Sowohl in dem hier gezeigten Beispiel nach Fig. 8 wie auch in dem Beispiel nach Fig. 7 ändert sich die Position des Drahtes quer zu seiner Längsachse. Die Position des Drahtes in Längsrichtung ändert sich bei den vorliegenden Beispielen (Fig. 6 bis 8) nicht, da man von einer Invarianz der geometrischen Verhältnisse gegenüber der natürlichen Bewegung des Drahtes längs seiner Achse ausgehen kann.By the sensor 135 * a position change of the wire 140 is detected in this case as well. Both in the example shown here Fig. 8 as well as in the example Fig. 7 the position of the wire changes transversely to its longitudinal axis. The position of the wire in the longitudinal direction changes in the present examples ( Fig. 6 to 8 ), since one can assume an invariance of the geometric relations with respect to the natural movement of the wire along its axis.

Mit Hilfe der beschriebenen Erfindung kann auch die Drahtspannung des Schneidedrahtes detektiert und/oder überwacht werden. Dazu wird in direkter Umgebung des Drahtes 140 an einer oder mehreren Stellen jeweils ein Sensor montiert, der vorzugsweise als induktiver Sensor ausgebildet ist, der minimale Querschwingungen des Drahtes messen kann ,sofern der Draht zur Schwingung (mechanisch und/oder elektromagnetisch) angeregt wird.With the aid of the described invention, the wire tension of the cutting wire can also be detected and / or monitored. For this purpose, in each case a sensor is mounted in the immediate vicinity of the wire 140 at one or more locations, which is preferably designed as an inductive sensor, which can measure minimum transverse vibrations of the wire, if the wire to vibration (mechanical and / or electromagnetic) is excited.

Zum Beispiel kann eine elektromagnetische Anregung durch Anregung eines sich in einem bestimmten Zeitintervall wiederholenden kurzeitigen Impulses bzw. durch eine "durchstimmbare" Sinusfrequenz (Wobbeln) erfolgen.For example, an electromagnetic excitation may be effected by exciting a repetitive pulse repeating in a certain time interval or by a "tunable" sinusoidal frequency (wobbling).

Die aktuelle Zugspannung des Drahtes lässt sich dann angesichts der gegebenen Parameter Drahtdurchmesser, Drahtdichte und freitragende Länge zwischen zwei Umlenk- oder Führungspunkten bestimmen. Bedeutsam ist das insbesondere für Drahtabschnitte zwischen Austritt aus dem gesägtem Objekt und der in Drahtbewegungsrichtung folgenden Drahtführungsrolle, da an dieser Stelle die wirkliche Zugspannung des Drahtes sehr undefiniert ist, und zwar wegen nicht exakt vorhersagbarer Reibungskraft des Drahtes im gesägten Objekt einerseits und nicht exakt vorhersagbarer Zugspanungsübertragung durch die Drahtführungsrolle andererseits.The current tension of the wire can then be given the given parameters wire diameter, wire density and unsupported length between two deflection or guide points determine. This is particularly important for wire sections between the exit from the sawed object and the wire guide roller following wire movement, because at this point the actual tension of the wire is very undefined, because of not exactly predictable frictional force of the wire in the sawn object on the one hand and not exactly predictable Zugspanungsübertragung by the wire guide roller on the other hand.

Die optimale Zugspannung entspricht dann einer bestimmten Schwingungsfrequenz, die von dem Sensor genau erfasst werden kann. Eine zu geringe Zugspannung führt zu einer tieferen Frequenz; eine zu hohe Zugspannung zu einer höheren Frequenz. Um die von der Sensorik erzeugten Signale auszuwerten, ist eine mit den Sensoren verbundene Steuerungsschaltung vorgesehen. Im Unterschied zur digitalen Signalverarbeitung(siehe Fig. 4 und 5), wie sie zur Detektion eines Drahtsprunges notwendig ist, wird zur Bestimmung der Drahtspannung die Auswertung analoger Signale erforderlich.The optimum tensile stress then corresponds to a certain vibration frequency that can be accurately detected by the sensor. Too low tension leads to a lower frequency; too high a tension to a higher frequency. In order to evaluate the signals generated by the sensor, a control circuit connected to the sensors is provided. Unlike digital signal processing (see Fig. 4 and 5 ), which is necessary for the detection of a wire jump, the evaluation of analog signals is required to determine the wire tension.

Generell werden die für die verschiedenen Überwachungsaufgaben ausgenutzten Sensorsignale, wie z. B

  • Detektion von Drahtsprüngen aus einer vorgegebenen Rille heraus
  • Detektion von Lageveränderungen des Drahtes auf einem Drahtführungselement
  • Detektion des Verschleißes eines Drahtführungselementes
  • Detektion der Drahtspannung
In general, the exploited for the various monitoring tasks sensor signals such. B
  • Detecting wire jumps out of a given groove
  • Detecting changes in position of the wire on a wire guide element
  • Detection of the wear of a wire guide element
  • Detection of the wire tension

Genutzt, um den Sägeprozess sofort zu stoppen im Falle, dass mindestens einer der Sensoren das Ändern der Position des Schneidedrahtes auf einer Drahtführungsscheibe anzeigt, den Sägeprozess zu Ende zu führen und verschlissene Drahtführungselemente vor dem Start eines neuen Sägeprozesses zu wechseln oder lediglich das Detektionsergebnis im Rahmen der Prozessparameterüberwachung an der Drahtsäge-Vorrichtung zu registrieren und auszuwerten.Used to immediately stop the sawing process in case at least one of the sensors indicates changing the position of the cutting wire on a wire guide disc To complete the sawing process and to replace worn wire guide elements before the start of a new sawing process or to register and evaluate only the detection result as part of the process parameter monitoring on the wire sawing device.

Die Sensorik kann auch in eine oder mehrere Sensor-Einrichtung implementiert werden, um an der Drahtsäge-Vorrichtung montiert zu werden.The sensor may also be implemented in one or more sensor devices to be mounted on the wire saw apparatus.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Drahtsäge-Vorrichtung (Squarer)Wire Saw Device (Squarer)
110110
Drahtführungselement in Form einer Drahtführungscheibe (Anordnung mehrerer Drahtführungsscheiben auf einer Achse bildet eine Drahtführungsrolle)Wire guide element in the form of a wire guide disk (arrangement of several wire guide disks on one axis forms a wire guide roller)
R1 bis R10R1 to R10
Rillen in DrahtführungsscheibeGrooves in wire guide disc
120120
Drahtführungselemente in Form einer UmlenkrolleWire guide elements in the form of a deflection roller
121,121*121.121 *
Drahtführungselemente in Form von UmlenkrollenWire guide elements in the form of pulleys
122122
Drahtführungselement in Form einer führenden Umlenkrolle, auch Führungsrolle genanntWire guide element in the form of a leading guide roller, also called guide roller
124124
Drahtführungselement in Form einer zylinderförmigen Umlenkrolle, auch Umlenkzylinderrolle genanntWire guide element in the form of a cylindrical deflection roller, also called Umlenkzylinderrolle
125125
DrahtvorratspuleWire supply spool
130130
Halterung für DrahtführungsscheibenBracket for wire guide discs
135, 135*135, 135 *
Sensor (an Halterung montiert)Sensor (mounted on bracket)
140140
Schneidedrahtcutting wire
145145
Drahtfeldwire frame
ZZ
Zugrichtung des SchneidedrahtsPull direction of the cutting wire
VV
Verschleißrillewear groove
P0P0
optimale Position (Soll) für den Schneidedrahtoptimal position (setpoint) for the cutting wire
P#P #
Fehlpositionout of position
150, 160150, 160
Steuerschaltung (verschiedene Varianten)Control circuit (different variants)
200200
Körper aus kristallinem Material, wie z.B. Barren oder IngotsBody of crystalline material, such as e.g. Ingots or ingots

Claims (22)

Drahtsäge-Vorrichtung zum Zerteilen von Körpern (200) aus kristallinem Material, wobei die Drahtsäge-Vorrichtung einen über ein oder mehrere Drahtführungselemente(110, 120, 121, 122, 124) geführten und unter Zugspannung longitudinal bewegten Schneidedraht (140) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Drahtsäge-Vorrichtung mindestens einen Sensor (135, 135*) aufweist, der in einem Umgebungsbereich (A) von mindestens einem der Drahtführungselemente (110, 120, 121, 121*, 122, 124) angeordnet ist und der eine Änderung der aktuellen Position des Schneidedrahtes (140) bezogen auf eine als optimale Position vorgegebene Position (P0) quer zur longitudinalen Achse des Schneiddrahtes (140) erkennt.
A wire saw apparatus for cutting bodies (200) of crystalline material, the wire saw apparatus having a cutting wire (140) guided over one or more wire guide elements (110, 120, 121, 122, 124) and moved longitudinally under tension, characterized that
the wire saw device has at least one sensor (135, 135 *) arranged in a surrounding area (A) of at least one of the wire guide elements (110, 120, 121, 121 *, 122, 124) and which changes the current position of the cutting wire (140) relative to a position (P0) predetermined as an optimal position, transverse to the longitudinal axis of the cutting wire (140).
Drahtsäge-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensor (135) ein induktiver bzw. magnetischer und/oder optischer Sensor ist.Wire saw apparatus according to claim 1, characterized in that the respective sensor (135) is an inductive or magnetic and / or optical sensor. Drahtsäge-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensor (135) als ein Näherungsgeber mit integriertem Vorverstärker ausgebildet ist.Wire saw apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the respective sensor (135) is designed as a proximity sensor with integrated preamplifier. Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtführungselemente Umlenkrollen (120; 121, 122; 124) und/oder Drahtführungsscheiben (110) sind.Wire saw apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the wire guide elements are deflection rollers (120; 121, 122; 124) and / or wire guide disks (110). Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensor (135; 135*) beschaffen ist, eine ortsaufgelöste Änderung der aktuellen Position des Schneidedrahtes (140) zu detektieren, um eine damit verbundene Zustandsänderung des Schneidedrahtes (140) und/oder der Drahtführungselemente (120, 121, 122, 124), insbesondere Verschleiß, zu erkennen.A wire saw apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the respective sensor (135; 135 *) is adapted to detect a spatially resolved change in the current position of the cutting wire (140) to cause a change in state of the cutting wire (140) and / or the wire guide elements (120, 121, 122, 124), in particular wear to recognize. Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensor (135; 135*) beschaffen ist, eine zeitaufgelöste Änderung der aktuellen Position des Schneidedrahtes (140) zu detektieren, um eine damit verbundene Zustandsänderung des Schneidedrahtes (140), insbesondere Verschleiß und/oder Änderung der Zugspannung, zu erkennen.Wire saw apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the respective sensor (135; 135 *) is adapted to detect a time-resolved change in the current position of the cutting wire (140) in order to change the state of the cutting wire (140) associated therewith, in particular wear and / or change in tension, to recognize. Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtsäge-Vorrichtung als Squarer (100) ausgebildet ist, die blockartige Körper aus kristallinem Material, insbesondere Barren (200) aus Silizium, in mehrere Blöcke bzw. Bricks zerteilt, insbesondere durch Trennläppen zerschneidet.Wire saw device according to one of the preceding claims, characterized in that the wire saw device is formed as a squarer (100), the block-like body of crystalline material, in particular bars (200) made of silicon, divided into several blocks or bricks, in particular by Cutting lumber cuts. Drahtsäge-Vorrichtung als Squarer (100) ausgebildet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Umgebungsbereich (A) einer jeden Drahtführungsscheibe (110) mindestens jeweils einer der Sensoren (135) so angeordnet ist, dass der Sensor (135) erfasst, ob der Schneidedraht (140) in derjenigen Rille (R5) verbleibt, in der der Schneidedraht (140) geführt ist oder in eine andere Rille gesprungen ist.Wire saw apparatus as Squarer (100) formed according to claim 7, characterized in that in the surrounding area (A) of each wire guide disc (110) at least one of the sensors (135) is arranged so that the sensor (135) detects whether the cutting wire (140) remains in the groove (R5) in which the cutting wire (140) is guided or in one other groove has jumped. Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtsäge-Vorrichtung als Wafer-Säge ausgebildet ist, die blockartige Körper aus kristallinem Material, insbesondere Blöcke, Bricks oder Säulen aus Silizium, in mehrere Scheiben bzw. Wafer zerteilt, insbesondere durch Drahttrennläppen oder Drahttrennschleifen zerschneidet.Wire saw apparatus according to one of claims 4 to 6, characterized in that the wire saw device is designed as a wafer saw, the block-like body of crystalline material, in particular blocks, bricks or columns of silicon, divided into several slices or wafers, in particular cut by wire cutting laps or wire cutting loops. Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungsbereich (A) den für den Schneidedraht (140) bestimmten Aufroll- und/oder Abrollbereich auf die bzw. von der Umlenkrolle (120; 121, 122; 124) und/oder Drahtführungsscheibe (110) umfasst.Wire saw device according to one of claims 4 to 9, characterized in that the surrounding area (A) determines the rolling and / or rolling area intended for the cutting wire (140) on or from the deflection roller (120, 121, 122; 124). and / or wire guide disk (110). Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungsbereich (A) alle Rillen (R1, R5, R10) der jeweiligen Drahtführungsscheibe (110) umfasst.Wire saw device according to one of claims 4 to 10, characterized in that the surrounding area (A) comprises all the grooves (R1, R5, R10) of the respective wire guide disk (110). Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensor (135) auf den in einer der Rillen (R5) geführten Schneidedraht (140) ausgerichtet ist.Wire saw apparatus according to one of claims 4 to 11, characterized in that the respective sensor (135) is aligned with the cutting wire (140) guided in one of the grooves (R5). Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (135) an einem Rahmen (130) der Drahtsäge-Vorrichtung (100) oder an einer daran befestigten Halterung montiert sind.Wire saw apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensors (135) are mounted on a frame (130) of the wire-sawing device (100) or on a holder attached thereto. Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtsäge-Vorrichtung eine mit den Sensoren (135) verbundene Steuerungsschaltung (150) aufweist, die ein von dem Sensor (135) kommendes Sensorsignal (S) verarbeitet und ein Anhalten der sich longitudinal bewegenden Schneidedrähte (140) steuert, falls mindestens einer der Sensoren (135) das Ändern der Position des Schneidedrahtes (140) anzeigt, um eine damit verbundene Zustandsänderung des Schneidedrahtes (140) und/oder der Drahtführungselemente (110; 120; 121; 122; 124) zu erkennen.Wire saw apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the wire saw device has a control circuit (150) connected to the sensors (135), which processes a sensor signal (S) coming from the sensor (135) and stopping it longitudinally moving cutting wires (140) controls, if at least one of the sensors (135) indicates changing the position of the cutting wire (140) to cause a change in state of the cutting wire (140) and / or the wire guiding elements (110; 120; 121; 122 124). Drahtsäge-Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsschaltung (150) in eine Motorsteuerung für mindestens einen Elektromotor-Antrieb zum Bewegen der Schneidedrähte integriert ist.Wire saw apparatus according to claim 14, characterized in that the control circuit (150) is integrated in a motor control for at least one electric motor drive for moving the cutting wires. Drahtsäge-Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsschaltung (150; 160) zumindest einen Vergleicher (151, 161) aufweist, der das Sensorsignal (S, S') mit einem vorgebbaren Schwellwert vergleicht.Wire saw apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that the control circuit (150; 160) has at least one comparator (151, 161) which compares the sensor signal (S, S ') with a predefinable threshold value. Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsschaltung (150) zumindest eine erste Schaltungsstufe (155) aufweist, die prüft, ob ein Masseschluss des jeweiligen Schneidedrahtes auftritt.Wire saw apparatus according to any one of claims 14 to 16, characterized in that the control circuit (150) comprises at least a first circuit stage (155) which checks whether a short to ground of the respective cutting wire occurs. Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsschaltung (150) zumindest eine zweite Schaltungsstufe (156) aufweist, die fortlaufend die Funktion des jeweiligen Sensors (135) überprüft.Wire saw apparatus according to one of claims 14 to 17, characterized in that the control circuit (150) at least one second circuit stage (156), which continuously checks the function of the respective sensor (135). Drahtsäge-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsschaltung (150, 160) zumindest eine Verknüpfungsstufe (153, 163) aufweist, die mehrere Sensorsignale miteinander verknüpft.Wire saw apparatus according to one of claims 14 to 18, characterized in that the control circuit (150, 160) has at least one linking stage (153, 163) which links a plurality of sensor signals together. Sensor-Einrichtung für eine Drahtsäge-Vorrichtung , die einen über ein oder mehrere Drahtführungselemente(110, 120, 121, 122, 124) geführten und unter Zugspannung longitudinal bewegten Schneidedraht (140) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensor-Einrichtung mindestens einen Sensor (135, 135*) aufweist, der in einem Umgebungsbereich (A) von mindestens einem der Drahtführungselemente(110, 120, 121, 121*, 122, 124) angeordnet ist und der eine Änderung der aktuellen Position des Schneidedrahtes (140) bezogen auf eine als optimale Position vorgegebene Position (P0) quer zur longitudinalen Achse des Schneiddrahtes (140) erkennt.
A sensor device for a wire saw apparatus, comprising a cutting wire (140) guided over one or more wire guide elements (110, 120, 121, 122, 124) and moved longitudinally under tension, characterized in that
the sensor device has at least one sensor (135, 135 *) which is arranged in a surrounding area (A) of at least one of the wire guide elements (110, 120, 121, 121 *, 122, 124) and which changes the current position of the cutting wire (140) relative to a position (P0) predetermined as an optimal position, transverse to the longitudinal axis of the cutting wire (140).
Sensor-Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor-Einrichtung eine mit dem mindestens einen Sensor (135) verbundene Steuerungsschaltung (150) aufweist, die ein von dem Sensor (135) kommendes Sensorsignal (S) verarbeitet und ein Anhalten der sich longitudinal bewegenden Schneidedrähte (140) steuert, falls der mindestens eine Sensor (135) das Ändern der Position des Schneidedrahtes (140) anzeigt, um eine damit verbundene Zustandsänderung des Schneidedrahtes (140) und/oder der Drahtführungselemente (120; 122; 124) zu erkennen.Sensor device according to Claim 20, characterized in that the sensor device has a control circuit (150) which is connected to the at least one sensor (135) and processes a sensor signal (S) coming from the sensor (135) and stopping it longitudinally moving cutting wires (140), if the at least one sensor (135) indicates changing the position of the cutting wire (140), controls an associated state change of the cutting wire (140) and / or the wire guide elements (120; 122; 124). Verwendung einer Drahtsäge-Vorrichtung zum Zerteilen von Körpern (200) aus kristallinem Material, wobei die Drahtsäge-Vorrichtung einen über ein oder mehrere Drahtführungselemente(110, 120, 121, 122, 124) geführten und unter Zugspannung longitudinal bewegten Schneidedraht (140) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drahtsäge-Vorrichtung mindestens einen Sensor (135, 135*) aufweist, der in einem Umgebungsbereich (A) von mindestens einem der Drahtführungselemente (110, 120, 121, 121*, 122, 124) angeordnet ist und der eine Änderung der aktuellen Position des Schneidedrahtes (140) bezogen auf eine als optimale Position vorgegebene Position (P0) quer zur longitudinalen Achse des Schneiddrahtes (140) erkennt.
Use of a wire saw apparatus for dividing bodies (200) from crystalline material, wherein the wire saw apparatus has a cutting wire (140) guided over one or more wire guide elements (110, 120, 121, 122, 124) and moved longitudinally under tension;
characterized in that
the wire saw device has at least one sensor (135, 135 *) arranged in a surrounding area (A) of at least one of the wire guide elements (110, 120, 121, 121 *, 122, 124) and which changes the current position of the cutting wire (140) relative to a position (P0) predetermined as an optimal position, transverse to the longitudinal axis of the cutting wire (140).
EP10156251A 2009-03-13 2010-03-11 Wire saw device Withdrawn EP2228186A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910012679 DE102009012679A1 (en) 2009-03-13 2009-03-13 The wire saw device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2228186A2 true EP2228186A2 (en) 2010-09-15
EP2228186A3 EP2228186A3 (en) 2011-03-16

Family

ID=42284056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10156251A Withdrawn EP2228186A3 (en) 2009-03-13 2010-03-11 Wire saw device

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2228186A3 (en)
DE (1) DE102009012679A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160303669A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-20 HE&M Inc. Band saw blade sensor and control system
DE102016220523A1 (en) * 2016-10-19 2018-04-19 Solarworld Industries Gmbh Apparatus and method for analyzing optically detectable inhomogeneities on the surface of wafers
CN108407116A (en) * 2018-03-30 2018-08-17 青岛高测科技股份有限公司 And line detector, method and the diamond cutting line slicing machine including this and line detector
CN115870571A (en) * 2022-12-05 2023-03-31 北京天科合达半导体股份有限公司 Cutting device control method, system, equipment and medium

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011004341B4 (en) * 2011-02-17 2014-05-28 Deutsche Solar Gmbh Saw device
DE102011054107A1 (en) 2011-09-30 2013-04-04 Schott Solar Ag Device for recovering wire break arising at wire field of multi-wire saw utilized for cutting silicon, has wire loop formed based on ends of cracked wire, and deflection rollers mounted at support, which is mounted above wire guide rollers
DE102011055006B4 (en) 2011-11-02 2013-06-20 Schott Solar Ag Method and device for guiding a sawing wire
DE102012101251A1 (en) 2012-02-16 2013-08-22 Schott Solar Ag Method for separating silicon wafer from each other by semiconductor material ingot using e.g. multi-wire saw, involves separating wafers from each other by relative movement between ingot and wire groups

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10003240A1 (en) 1999-01-28 2000-08-17 Tokyo Seimitsu Co Ltd Control procedure for wire saw involves controlling feed rate of workpiece based on comparison between calculated cutting load and predetermined reference value
WO2003041899A1 (en) 2001-11-13 2003-05-22 Sia Abrasives Industries Ag Sawing wire
EP1110652B1 (en) 1998-08-20 2003-06-11 Super Silicon Crystal Research Institute Corp. A wire sawing machine with saw wire tension control
DE102007019566A1 (en) 2007-04-25 2008-10-30 Siltronic Ag Wire guide roller for wire saw

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2674223B2 (en) * 1989-07-17 1997-11-12 住友金属工業株式会社 Method and apparatus for cutting highly brittle material
JPH0724724A (en) * 1993-03-23 1995-01-27 Nippei Toyama Corp Contactless detection method for wire position
JPH0871911A (en) * 1994-09-01 1996-03-19 Tokyo Seimitsu Co Ltd Traverse device of wire saw
CH691673A5 (en) * 1995-09-08 2001-09-14 Tokyo Seimitsu Co Ltd A device for detecting a defect on the wire guide of a wire saw.
DE10220640A1 (en) * 2002-05-08 2002-12-19 Wacker Siltronic Halbleitermat Method for removing slices from workpiece by wire saw involves aligning wire controlled in grooves between two wire guide rollers to prevent damage
EP1738886A1 (en) * 2005-06-27 2007-01-03 HCT Shaping Systems S.A. Method of detecting dysfunctions in a wire sawing device and device for carrying out said method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1110652B1 (en) 1998-08-20 2003-06-11 Super Silicon Crystal Research Institute Corp. A wire sawing machine with saw wire tension control
DE10003240A1 (en) 1999-01-28 2000-08-17 Tokyo Seimitsu Co Ltd Control procedure for wire saw involves controlling feed rate of workpiece based on comparison between calculated cutting load and predetermined reference value
WO2003041899A1 (en) 2001-11-13 2003-05-22 Sia Abrasives Industries Ag Sawing wire
DE102007019566A1 (en) 2007-04-25 2008-10-30 Siltronic Ag Wire guide roller for wire saw

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160303669A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-20 HE&M Inc. Band saw blade sensor and control system
US9902000B2 (en) * 2015-04-20 2018-02-27 HE&M Inc. Band saw blade sensor and control system
DE102016220523A1 (en) * 2016-10-19 2018-04-19 Solarworld Industries Gmbh Apparatus and method for analyzing optically detectable inhomogeneities on the surface of wafers
DE102016220523B4 (en) 2016-10-19 2019-02-14 Solarworld Industries Gmbh Apparatus and method for analyzing optically detectable inhomogeneities on the surface of wafers
CN108407116A (en) * 2018-03-30 2018-08-17 青岛高测科技股份有限公司 And line detector, method and the diamond cutting line slicing machine including this and line detector
CN115870571A (en) * 2022-12-05 2023-03-31 北京天科合达半导体股份有限公司 Cutting device control method, system, equipment and medium

Also Published As

Publication number Publication date
EP2228186A3 (en) 2011-03-16
DE102009012679A1 (en) 2010-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2228186A2 (en) Wire saw device
DE102016211883B4 (en) Method and apparatus for resuming the wire sawing process of a workpiece after an unscheduled interruption
EP2837456B1 (en) Sawing machine and method for controlling a sawing machine
DE102006058823B4 (en) A method of separating a plurality of slices from a workpiece
DE19960834B4 (en) Method and device for fault detection, in particular for collision detection, in the drive system of a numerically controlled machine tool
CH693132A5 (en) Wire routing device of a wire saw.
DE112012005839T5 (en) Elevator car location tracking device
DE19716883C2 (en) Main shaft failure condition detector in an air bearing type machine tool
DE3916143C5 (en) Cutting machine and method for arranging a workpiece in this
DE19728975A1 (en) Broken wire detection device for wire saw
DE112011105256B4 (en) wire electric discharge
DE102016112924A1 (en) Machine tool unit with a tool clamping device
CH651772A5 (en) CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONTROLLING THE FEED DUE TO VIBRATIONS AND METHOD FOR CONTROLLING A WORKING MACHINE.
DE3608572A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS BREAKAGE AND WEAR MONITORING OF TOOLS
DE102012221904B4 (en) A method of resuming the wire sawing process of a workpiece after an unscheduled interruption
EP2147745A1 (en) Superfinishing machine with abrasive belt and method for operating same
DE102007062631A1 (en) Unwanted thread formation monitoring device for textile machine, has limiting element arranged in proximity of roller such that thread winding produces yarn accumulation between roller and limiting element and brake torque exerts on roller
EP3552728A1 (en) Straightening and cutting machine
US20190047039A1 (en) Machining system for machining round material, comprising a feeder assembly having permanent magnets
DE19753563A1 (en) Cutting system especially for flat material tracks
CN109332830B (en) Wire feeding method of reciprocating wire feeding type wire cut electric discharge machine
DE10017719A1 (en) Knife sharpening device
DE102011112270B4 (en) Device for separating an ingot into ingot sections
EP1283182B1 (en) Control system for the (straight or oblique) running of a transport belt of a bucket elevator
EP2523776B1 (en) Device and method for determining the position of a working surface of a working disc

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA ME RS

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA ME RS

17P Request for examination filed

Effective date: 20110407

17Q First examination report despatched

Effective date: 20130527

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: FRAUNHOFER GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWAN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20151001