CH692329A5 - Dispositif de sciage par fil. - Google Patents

Description

  



  La présente invention concerne un dispositif de sciage par fil comprenant des cylindres guide-fils supportant un fil maintenu en position grâce à des gorges prévues sur la surface desdits cylindres guide-fils qui définissent l'intervalle entre les fils d'une nappe de fils, le fil étant susceptible de se déplacer selon un mouvement alternatif ou continu en appui contre au moins une pièce à scier fixée sur au moins une table support. 



  On connaît de tels dispositifs pour la découpe en tranches fines d'une pièce à scier, dans lesquels le fil tendu est à la fois guidé et tracté par les cylindres guide-fils. Ces cylindres guide-fils généralement revêtus d'une couche synthétique sont gravés avec des gorges dont la géométrie et les dimensions doivent être d'une grande précision. Le fil est enroulé en spirale autour des cylindres guide-fils et forme entre deux cylindres guide-fils au moins une nappe de fils parallèles dont la distance entre deux fils consécutifs fixe l'épaisseur des tranches. En raison de l'enroulement en spirale, tous les fils de la nappe de fils se déplacent parallèlement générant un effort perpendiculaire à l'avance de la table support et induisant des efforts de cisaillement et de torsion sur le mécanisme de tenue de la pièce à scier.

   Ces efforts sont fonction de la vitesse de sciage et des dimensions de la pièce à scier et peuvent aller jusqu'à l'arrachage de la pièce à scier de son support. Les tensions produites à la base de la pièce à scier induisent des déformations qui après sciage se retrouvent sous forme d'un voilage des tranches obtenues. De plus, le plan de la nappe de fils est dans les dispositifs connus généralement perpendiculaire à la direction de sciage, ce qui peut induire des ondulations sur la surface des tranches en cas de mouvement général de la nappe de fils résultant d'oscillations thermiques par exemple. Ces ondulations, même de quelques micromètres, suffisent à rendre les tranches inutilisables pour certaines applications telles que du silicium pour l'industrie des semi-conducteurs. 



  Le revêtement des cylindres guide-fils subit d'autre part une usure importante du fait de l'action des grains d'abrasifs, il est donc avantageux de pouvoir rationaliser au mieux le nombre de pièces sciées avant le changement et/ou le retaillage de ce revêtement. Dans les dispositifs connus, on utilise généralement au moins deux cylindres guide-fils pour une pièce à scier unique disposée entre deux guide-fils consécutifs, ce qui résulte dans un rapport élevé du nombre de cylindres guide-fils à changer ou à retailler sur le nombre de pièces sciées. Or, les arrêts de production pour changer ou retailler les cylindres guide-fils influencent considérablement la productivité et le coût de fabrication. 



  En outre, en utilisant uniquement une pièce à scier disposée entre deux guide-fils le rendement par machine est relativement bas. 



  Le but de la présente invention consiste à remédier aux inconvénients précités et le dispositif selon l'invention est caractérisé à cet effet par le fait qu'il comprend n cylindres guide-fils arrangés en série les uns à la suite des autres, n étant un nombre entier supérieur à 2, l'enroulement du fil autour des cylindres guide-fils étant agencé de façon à générer entre des cylindres guide-fils voisins deux nappes de fils qui se croisent selon une ligne avec un angle de croisement non nul et de façon à obtenir au moins (n-1) croisements de nappes de fils, au moins (n-1) pièces à scier étant susceptible d'être appliquées contre les nappes de fils croisés, sensiblement au voisinage de leur croisement, les nappes de fils croisées étant tendues en ligne directe entre deux cylindres guide-fils pour former une structure en X. 



  Par ces caractéristiques, on obtient un nombre considérable d'avantages simultanés. Au lieu d'avoir un rapport nombre de cylindres guide-fils sur nombre de pièces à scier égal à 2, ce rapport peut être réduit considérablement, à savoir à 1,5, 1,33, 1,25, resp. 1,2 pour 3, 4, 5, resp. 6 cylindres guide-fils, étant donné que les cylindres guide-fils non externes servent au sciage de deux pièces simultanément. On obtient donc un rapport usure du revêtement des cylindres guide-fils sur nombre de pièces sciées de plus en plus petit et avantageux. Il est bien entendu que le nombre de cylindres guide-fils ne peut être augmenté indéfiniment à cause des problèmes d'encombrement général. Etant donné que le dispositif est capable de scier plusieurs pièces simultanément, on obtient un gain de productivité considérable.

   Simultanément on profite des avantages importants liés aux nappes de fils croisées. Le croisement des nappes améliorera le problème des ondulations puisque celles-ci ne seront plus parallèles mais seront angulairement différentes de part et d'autre des tranches obtenues, ce qui peut réduire, simplifier, voire supprimer les opérations subséquentes de lappage ou de rectification. Il est particulièrement important de relever que dans cette configuration, les efforts de cisaillement induits sur les supports par les deux nappes ayant des directions angulaires différentes de la direction de sciage, donc de l'avance des tables support, sont considérablement réduits.

   De plus, la position angulaire des nappes de fils par rapport au déplacement des tables support, donc des pièces à scier, diminue la pression de coupe sur la surface des pièces à scier et permet ainsi une plus grande vitesse de découpe, augmentant du même coup la productivité du dispositif de sciage par fil. L'angle de croisement nécessaire entre les nappes doit être d'au moins 20 DEG  si l'on veut obtenir un effet de croisement sensible. Toutefois, au-delà de 90 DEG le temps de découpe commence à diminuer l'intérêt économique des nappes croisées. 



  Du fait que les nappes de fils croisées sont tendues en ligne directe entre des cylindres guide-fils voisins pour former une structure en X, donc sans passer par un organe de guidage tel qu'un cylindre de guidage ou de déviation, on obtient un angle de croisement élevé des nappes et un très bon alignement et un parallélisme optimal des fils d'une nappe. L'invention permet donc de réaliser un dispositif de sciage par fil performant ayant une productivité élevée, une usure réduite, une précision moyenne accrue par la diminution des défauts géométriques et la diminution des tensions internes dans les pièces à scier en cours de sciage. 



  Selon un mode d'exécution avantageux, les cylindres guide-fils sont arrangés dans un plan et les tables support sont actionnées par un organe de commande commun. 



  Par ces caractéristiques, on obtient un arrangement particulièrement simple et efficace qui ne nécessite qu'un seul organe de commande. 



  Selon une variante, chaque table support est susceptible d'être déplacée individuellement vers les nappes de fils croisés ou en s'éloignant de celles-ci par des moyens d'actionnement électriques, pneumatiques, hydrauliques, magnétiques et/ou manuels. 



  Cette disposition permet le sciage précis de pièces à scier de différentes dimensions. 



  Dans ces variantes, les centres des axes des cylindres guide-fils peuvent être arrangés selon une disposition non rectiligne, y compris circulaire. 



  Ces caractéristiques permettent de réduire l'encombrement général en ce qui concerne la largeur du dispositif entier. 



  D'autres avantages ressortent des caractéristiques exprimées dans les revendications dépendantes et de la description exposant ci-après l'invention plus en détail à l'aide de dessins qui représentent schématiquement et à titre d'exemple un mode d'exécution et des variantes. 
 
   La fig. 1 illustre en perspective un mode d'exécution de l'invention. 
   La fig. 2 illustre une variante avec quatre cylindres guide-fils. 
   La fig. 3 illustre une seconde variante. 
   Les fig. 4 et 5 sont des vues schématiques de l'arrangement des cylindres guide-fils dans deux autres variantes. 
 



  Le mode d'exécution illustré à la fig. 1 comprend trois cylindres guide-fils 4 d'une machine ou d'un dispositif de sciage par fil. De manière générale, le fil 2 est déroulé d'une bobine débitrice 7 entraînée par un moteur 8, agencé sur les cylindres guide-fils 4 et ensuite rembobiné sur une bobine réceptrice 9 entraînée par un moteur 10. Les cylindres guide-fils 4 supportent le fil 2 et le maintiennent grâce à des gorges prévues sur leur surface. Le fil est susceptible de se déplacer selon un mouvement alternatif ou continu. 



  L'enroulement du fil sur et autour des trois cylindres guide-fils est particulier et génère entre deux guide-fils voisins deux nappes de fils 12 qui se croisent selon une ligne 6 avec un angle de croisement  beta  non nul, supérieur à 20 DEG . On obtient ainsi pour n cylindres guide-fils, (n-1) croisements de nappes de fils 12, n étant un nombre entier supérieur à 2, dans le cas de la fig. 1, n est égal à 3. (n-1) = 2 pièces à scier sont susceptibles d'être appliquées par (n-1) tables support 3 contre les nappes de fils croisées au voisinage de leur croisement.

   Il est à noter que les nappes de fils croisées 12 sont tendues en ligne droite et directe sans être déviées par un quelconque organe de guidage entre deux cylindres guide-fils 4 voisins pour former une structure en X dont l'angle de croisement 8 est supérieur à 20 DEG et est fixé de préférence entre 20 et 90 DEG . 



  Chaque table support 3 est susceptible d'être déplacée individuellement suivant deux directions opposées 5 grâce à un moteur d'actionnement électrique 14. D'autres moteurs ou moyens d'actionnement pneumatiques, hydrauliques, magnétiques ou manuels pourront également être prévus. 



  Les cylindres guide-fils 4 sont arrangés dans ce mode d'exécution parallèlement les uns aux autres dans un plan. 



  La variante illustrée à la fig. 2 diffère du précédent mode d'exécution par le fait qu'elle comprend quatre cylindres guide-fils 4 et trois pièces à scier 1 appliquées contre trois croisements de nappes par trois tables support 3. Ces dernières sont entraînées individuellement suivant les directions 5 par des mécanismes à vis et crémaillère 15 actionnés par des moteurs 16. 



  La variante représentée à la fig. 3 diffère de la précédente par le fait que les tables support 3 sont actionnées simultanément par un organe de commande commun 18. Ce dernier comprend une barre de liaison 19 reliant les trois tables support 3. Un moteur 20 entraîne cette barre de liaison et les trois tables support 3 suivant les directions opposées 5 grâce à un seul mécanisme à vis et crémaillère 21. 



  Les variantes schématiquement et partiellement montrées aux fig. 4 et 5 présentent des cylindres guide-fils 4 qui ne sont pas arrangés dans un plan, mais dont le centre 22 des faces des cylindres guide-fils 4 sont disposés selon une configuration non rectiligne, y compris circulaire. 



  Dans le cas de la variante de la fig. 4, les trois cylindres guide-fils 4 occupent une configuration triangulaire. En outre, le cylindre guide-fils central 4a est monté de façon mobile sur une plaquette 24. Ainsi, par déplacement de ce cylindre central 4a suivant la direction 25, il est possible de varier l'angle de croisement  beta  entre les nappes de fils croisées 12. Ce déplacement pourra être effectué par tous moyens manuels, électriques, pneumatiques ou hydrauliques. 



  La variante illustrée à la fig. 5 comprend cinq cylindres guide-fils 4 arrangés de façon équidistante suivant une disposition circulaire. Il est à noter que dans toutes les variantes décrites le sens de rotation de tous les cylindres guide-fils 4 est choisi de façon que les fils de deux nappes associées 12 sont déplacés suivant des directions sensiblement opposées. Les forces agissant sur les pièces à scier se compensent donc en grande partie. 



  Le fil de sciage formant les nappes croisées de fils 2 entre les cylindres guide-fils 4 est constitué d'acier à ressort d'un diamètre compris entre 0,1 et 0,2 mm afin de scier des blocs de matériaux durs ou de composition plus particulière, tels que silicium, céramique, composés des éléments des groupes III-V, GGG (Grenat à Gadolinium-Gallium), saphir, etc., en tranches de 0,1 à 5 mm d'épaisseur environ. L'agent abrasif est un produit du commerce et peut être du diamant, du carbure de silicium, de l'alumine, etc., sous forme fixée au fil ou sous forme libre en barbotine. 



  Le concept de nappes de fils à croisement multiple permet d'obtenir un nombre étonnant d'avantages conjoints et simultanés:
 - usure réduite des cylindres guide-fils pour un nombre donné de pièces à scier;
 - gain de productivité;
 - meilleure qualité des tranches obtenues;
 - amélioration du problème des ondulations;
 - efforts de cisaillement diminués;
 - vitesse de découpe plus grande. 



  Il est bien entendu que les modes de réalisation décrits ci-dessus ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils peuvent recevoir toutes modifications désirables à l'intérieur du cadre tel que défini par la revendication 1. En particulier, d'autres types d'arrangements géométriques des cylindres guide-fils peuvent être envisagés, telles des dispositions en carré, en polygones, etc.

Claims (9)

1. Dispositif de sciage par fil comprenant des cylindres guide-fils (4) supportant un fil (2) maintenu en position grâce à des gorges prévues sur la surface desdits cylindres guide-fils (4) qui définissent l'intervalle entre les fils d'une nappe de fils, le fil étant susceptible de se déplacer selon un mouvement alternatif ou continu en appui contre au moins une pièce à scier (1) fixée sur au moins une table support (3), caractérisé par le fait qu'il comprend n cylindres guide-fils (45) arrangés en série les uns à la suite des autres, n étant un nombre entier supérieur à 2, l'enroulement du fil (2) autour des cylindres guide-fils (4) étant agencé de façon à générer entre des cylindres guide-fils voisins deux nappes de fils (12) qui se croisent selon une ligne (6) avec un angle de croisement ( beta )

non nul et de façon à obtenir au moins n-1 croisements de nappes de fils, au moins n-1 pièces à scier (1) étant susceptible d'être appliquées contre les nappes de fils croisés (12), sensiblement au voisinage de leur croisement, les nappes de fils croisées étant tendues en ligne directe entre deux cylindres guide-fils (34) pour former une structure en X.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que n est égal à 3 ou 4.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les cylindres guide-fils (4) sont arrangés dans un plan et que les tables support (3) sont actionnées par un organe de commande commun (18).

4.

Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit organe de commande commun comprend une barre de liaison (19) reliant les tables support (3), des moyens d'actionnement (20, 21) électriques, pneumatiques, hydrauliques, magnétiques et/ou manuels étant susceptibles de déplacer simultanément toutes les tables support (3) suivant une direction (5) perpendiculaire audit plan.

5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que chaque table support (3) est susceptible d'être déplacée individuellement vers les nappes de fils croisés ou en s'éloignant de celles-ci par des moyens d'actionnement (14) électriques, pneumatiques, hydrauliques, magnétiques et/ou manuels.

6.

Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 ou 5, caractérisé par le fait que les centres (22) des axes des cylindres guide-fils (4) sont arrangés selon une disposition non rectiligne, y compris circulaire.

7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit angle de croisement (8) est au moins égal à 20 DEG et de préférence compris entre 20 et 90 DEG .

8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (24, 25) pour modifier ledit angle de croisement ( beta ) agencés pour déplacer au moins un cylindre guide-fils (4a).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens (24, 25) sont actionnés manuellement, électriquement, pneumatiquement ou hydrauliquement.