用于丝锯装置的马达单元和丝锯装置制造方法

用于丝锯装置的马达单元和丝锯装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于丝锯装置的马达单元和丝锯装置。用于丝锯装置的马达单元(10)包含外壳(15)、可旋转地提供于所述外壳(15)中的轴(20)、具有定子(26)和转子(27)的马达(25)，其中所述定子固定至所述外壳(15)，且其中所述转子(27)固定至所述轴(20)且具有与所述轴相同的旋转轴(A)，且其中所述轴和所述马达(25)位于所述外壳(15)中。本实用新型的涂油系统用于滚动轴承和马达单元的长期稳定操作，而无需维护，且不必打开马达单元。
【专利说明】用于丝锯装置的马达单元和丝锯装置

【技术领域】
[0001]本实用新型的实施方式涉及用于丝锯的马达单元，且涉及使用马达单元的丝锯装置。本实用新型尤其涉及用于光生伏打和/或半导体应用，或其他电子设备应用(诸如用于显示器生产的蓝宝石晶体)的马达单元和使用马达单元的丝锯装置。

【背景技术】
[0002]丝锯装置用于光生伏打和/或半导体工业中，其中对于所述两个应用，半导体或半导体材料使用丝锯装置切割。举例来说，丝锯将半导体工件切割成顺应于进一步处理的形状，例如，将硅铸锭切割成晶片、砖状物或正方形。
[0003]对于许多应用，晶片或切片有着相对于铸锭的横截面或直径极小的厚度。晶片因此实质上是柔性的且可挠曲和弯曲以与相邻的切片进行接触。这一挠曲对于切割的精确度和平坦度是不期望的，且可引起锯切的片的表面上的起伏、条纹和不期望的不规则。对于某些应用，诸如对于许多太阳能和半导体应用，这些不规则(即便是几微米的不规则)足以使得切片不能使用。切片的变形甚至可能导致微小的破裂和破损，尤其是接近耦合点，在耦合点处切片连接至切片的支撑件。
[0004]晶片加工半导体铸锭的所属【技术领域】中的问题是如何在没有不规则的情况下维持均匀的薄切片。这一问题转化为提供切割元件(也就是，丝线和/或丝线导向元件)的位置和移动两者的稳定性。具体来说，丝线移动的均匀性和稳定性随着时间受到驱动丝线的马达和从马达至丝线圆筒的机械链中的轴承的影响，这将影响作为切割元件的丝线的位置和移动的稳定性和精确度。
[0005]丝锯装置的机械部件要遭受网中的大量丝线缠绕产生的高的力和扭矩的影响，每一缠绕对马达、轴承及其他部件上的负载产生一定量的力。同时,机械负载倾向于引起摩擦且产生热量，例如，在滚动的轴承中，所述摩擦和热量与驱动系统的相当高的转速一起可导致机械零件的疲劳和最后故障。疲劳和机械应力也可削弱金属零件和金属零件的表面且可因此导致生产工艺中精确度的损失。
[0006]鉴于以上内容，存在对具有增强的持久性和长期稳定性的丝锯装置和丝锯装置部件的需要，确保具有高精确度和可靠性的长期操作，同时具有低的拥有总成本。
实用新型内容
[0007]实施方式提供用于丝锯装置的马达单元，所述马达单元包括外壳、可旋转地提供于外壳中的轴、具有定子和转子的马达，所述定子固定至所述外壳，其中所述转子安装至所述轴且具有与所述轴相同的旋转轴，且其中所述轴和所述马达位于所述外壳中。
[0008]另一实施方式提供丝锯装置，所述丝锯装置包括马达单元，所述马达单元包含外壳、可旋转地提供于外壳中的轴、具有定子和转子的马达，所述定子固定至所述外壳，其中所述转子安装至所述轴且具有与所述轴相同的旋转轴，且其中所述轴和所述马达位于所述外壳中。
[0009]进一步的优点、特征、方面和细节从从属权利要求、说明书和附图中显而易见。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]以可详细理解本实用新型的上述特征的方式，通过参考实施例获得上文简要概述的更具体的描述。附图涉及实施方式，如以下描述的:
[0011]图1图示根据本文描述的实施方式的马达单元；
[0012]图2图示根据本文描述的进一步实施方式的马达单元；
[0013]图3图示根据本文描述的进一步实施方式的马达单元；
[0014]图4图示根据本文描述的实施方式的丝锯装置的透视侧视图；
[0015]图5图示根据本文描述的实施方式的丝锯装置的顶视图。

【具体实施方式】
[0016]现在将详细参阅各种实施方式，各种实施方式中的一个或多个示例图示在图中。每一示例以解释说明的方式提供且不意味着限制。进一步来说，被图示或描述为一个实施方式的部分的特征可用于其他实施方式上或连同其他实施方式一起使用以产生又一实施方式。描述旨在包括这类修改和改变。
[0017]本文中，“丝锯”、“丝锯装置”、“丝线锯切装置”和“丝线切割装置”可交换使用。本文中，术语“锯切”和“切割”可交换使用；且“晶片切割丝锯”和“压片机”可交换使用。本文中，“铸锭”可包含一个或多个分离的半导体件，例如，多个半导体件。本文中，“铸锭”广泛地用于表示在晶片锯切中待锯切的至少一个较大的工件或未切割的元件。“铸锭”可与“块”交换使用。本文中，“半导体”是指半导体材料，诸如(例如)光生伏打工业中使用的那些半导体材料。进一步来说，铸锭也可包含其他类型的材料，尤其是晶体，诸如(例如)用于显示器生产中的蓝宝石晶体，或类似的材料。
[0018]本文中，“丝线导向器圆筒”、“丝线导向器”、“导向器圆筒”和“圆柱形丝线导向器”可交换使用。丝线导向器(所述丝线导向器一般为圆柱形且围绕圆柱轴旋转)有时称为辊、圆筒和丝线导向器圆筒。
[0019]本文中，丝锯可用于从较大的工件(诸如铸锭、晶锭或块)形成不同类型的基板或晶片，诸如太阳能电池基板、半导体基板、蓝宝石或其他有用的基板。
[0020]本文中，“外壳”用于意指机壳或机匣，所述外壳包围或围绕一些东西。机器零件或马达通常封入在外壳中。外壳可(例如)用于保护内部的物件免受围绕物的影响，用作与外部框架或机架的机械界面，和/或可提供供应线路，如功率线路、流体导管等等。
[0021]本文中，“轴承”用于意指支撑另一零件的机器、部件或结构零件。替代地或附加地，“轴承”为用于旋转(或往复移动)机械零件的支撑件、导向器或定位件。在又一方面中，“轴承”为机械元件，所述机械元件允许一个零件承受(支撑)另一个零件。本文中，“轴承”和“连接器”可同义使用。
[0022]本文中，滚动元件轴承(也称为“滚动轴承”)用于这样的轴承，所述轴承以在两个轴承环之间或在一个外环和滚动轴承支撑的可移动物件之间放置滚动元件(诸如球状物或辊)的方式来运送负载。工件的相对运动引起圆形元件以微乎其微的滚动阻力滚动。如果采用球状物作为滚动元件，那么使用术语“球状轴承”。如果采用圆柱形、圆形圆柱(球形)或锥形滚动元件，那么术语“辊轴承”用作描述不使用球状物而是使用其他不同形状的适当滚动元件的滚动轴承的通用术语。
[0023]本文中，“马达单元”用于组件，所述组件包含电马达、连接至电马达且由电马达驱动的可旋转的轴和轴承，所述轴承支撑可旋转的轴且允许轴的转弯移动。前述物件由外壳封闭。
[0024]本文中，“转子”用于描述旋转电马达的移动零件，因为马达的丝线与磁场经布置以便扭矩围绕转子的轴产生，所以所述移动零件旋转。
[0025]本文中，“定子”用于描述旋转电马达的固定零件，所述固定零件与转子一起工作。
[0026]本文中，“外部”和“内部”可用于表达轴向，且在本文上下文中，“内部”是指朝向部件中心的方向而“外部”是指远离部件中心。
[0027]本文中偏转(runnout或run-out) ”用于描述旋转机械系统的不准确度,具体描述轴、轮轴等等没有正好对齐主要旋转轴旋转。在滚动轴承的上下文中，偏转将引起振动以及增加轴承自身上的负载，且可导致增强的疲劳和技术故障的机会。
[0028]在示例性上下文中，当指代不同连接器时，诸如互补的“内部”和“外部”连接器(例如，丝线导向器侧面和轴侧面连接器)，使用“内部”和“外部”，所述“内部”和“外部”是关于丝线导向器的中心的内部和外部。
[0029]在本文使用的另一上下文中，“内部”和“外部”可用于表达径向，尤其是垂直于圆柱形丝线导向器轴的轴向的方向。在示例性上下文中，当指代连接器的不同表面时，诸如连接器的内部圆锥形表面(或轴和外部表面之间的圆锥形表面)和连接器的外部表面(例如，位于内部圆锥形表面和径向外边缘之间的表面)，使用“内部”和“外部”表面。
[0030]一般来说，本文描述的实施方式涉及用于切割硬质材料的丝锯装置。其中，丝线经挤压抵靠待切割的硬质材料，且丝线以高速沿着丝线的轴向移动，也就是，在丝线的纵轴方向上移动。许多平行丝线部分以丝线网形式使用，用于同时进行多个切割，例如，用于同时将硅铸锭切割成多个薄片(例如，用于半导体工业的晶片)。锯切工艺为丝线或丝线网抵靠待锯切的物体的压力和丝线的快速移动的组合，所述组合导致材料磨损且因此导致分别切割锯切材料。一般来说，工艺期间丝线与锯切的物体之间的接触区域提供有流体。这一流体可用于不同目的，其中一个目的是冷却丝线和锯切的物体，且另一目的可为提供研磨剂、粉末材料作为浆料的一部分，所述浆料支援锯切工艺。这一流体经由喷嘴施加至邻接锯切区域或锯切区域处(也就是，丝线和待锯切的材料之间的接触区域)的丝线。施加至锯切区域之后再使用所述流体，这意味着所述流体提供于封闭的流体回路中。术语“流体回路”和“冷却剂回路”在下文中可交换使用。
[0031]在以下描述中，控制单元可理解为实质上电子控制丝锯装置(例如，截断器、矩形波形成器或晶片切割丝锯)的所有功能的装置。控制单元连接至传感器，从而监视机器操作和锯切工艺的参数。所述控制单元也连接至用于控制移动丝线的电马达的致动器和装置。所述控制单元也包括用于与个体互动的装置，从而接收命令且报告锯切工艺的状态。在一些实施方式中，控制单元也可连接至由个体或诸如计算机之类的自动系统直接或远程控制的计算机网络。
[0032]一般来说，操作丝锯装置可利用计算机程序、软件、计算机软件产品和相关的控制器进行，所述控制器可具有与丝锯装置的相对应部件通信的CPU、存储器、用户介面和输入输出装置。这些部件可为以下部件中的一个或多个:马达、丝线断裂检测单元、丝线跟踪装置等等，所述部件将在以下作更详细的描述。
[0033]此外，在以下描述中，丝线管理单元将理解为处理至丝锯装置(诸如截断器、矩形波形成器或晶片切割丝锯)的切割区或工作区域的丝线供应的装置。丝锯包括至少一个丝线导向器，所述丝线导向器用于在丝线移动方向上运输和引导丝线，同时丝线管理单元提供丝线张力的控制。此外，丝线管理单元提供的丝线在切割区形成丝线网。丝线网经常将被视为单个丝线管理单元形成的网。应理解，丝线网可包含超过一个的工作区域，所述工作区域定义为在其中执行锯切工艺的区域。因此，根据本文描述的一些实施方式，丝线网可具有多个区域，所述多个区域由来自不同丝线管理单元的丝线形成。
[0034]对于现代丝锯装置，如截断器、矩形波形成器或其他丝锯，存在以高速切割诸如半导体材料(例如，硅、石英等等)的硬质材料的目的。丝线速度(也就是，丝线分别移动穿过丝锯装置、丝线管理单元和待锯切的材料的速度)可为(例如)10m/s或更高。丝线速度具体可在15至25m/s范围内。然而,高达30m/s的较高的丝线速度也是理想的且所述速度可在某些条件下实现。
[0035]为了以期望的丝线速度展开丝线，绕线管以高达每分钟数千转的转速旋转。举例来说，可提供1000至3000rpm用于展开丝线。
[0036]实施方式一般涉及马达单元，所述马达单元包括马达、轴和外壳，前两者都提供于所述外壳中。马达可为扭矩马达。马达的定子机械安装至马达单元的外壳中。由于马达转子和轴之间的直接机械耦合，没有弹性耦合或皮带驱动，系统的刚度也增强了。外壳可包含辊轴承，实施方式中提供所述辊轴承而无内环和轴向推力轴承。使用辊轴承而无内环允许更好的准确度和对轴的偏转的控制。在实施方式中，轴编码器可以高的偏转准确度安装在轴上。在实施方式中，尽管马达转子传送附加的热能至所述轴(所述马达转子安装至所述轴)，然而轴却为内部冷却的，这允许更好地控制马达单元轴温度。冷却也允许最小化轴和/或外壳的热膨胀的影响，结果得到更好的切割准确度。在实施方式中，也内部冷却外壳，因此不需要专门的冷却系统用于丝锯机器框架中的轴承箱。在实施方式中，可在丝锯装置的马达单元轴和丝线导向器圆筒之间采用旋转和/或圆锥形的界面。
[0037]在实施方式中，例如，使用一个或多个空隙密封件，从而提高马达单元的使用寿命，因为空隙密封件避免摩擦以抵靠外壳地密封轴。在实施方式中，可在空隙密封界面上使用专门的涂层，从而避免轴和凸缘之间的金属与金属的接触。
[0038]在实施方式中，可使用分离的或集成的温度和振动传感器，这允许在任何时候监视马达单元的温度，尤其是滚动轴承以及马达本身。收集的信息可包括在闭环系统中以允许切割工艺通过控制单元在任何时候自动适应，无需操作员行动。在实施方式中，采用集成涂油(或润滑)系统以间隔地供应轴承未使用过的油脂。
[0039]本文描述的实施方式提供以下优点。通过使用驱动系统的更有效的设计，总体上改进了切割工艺。益处为(例如)通过更好的运动控制改进了切割工艺，所述益处由马达/转子和丝线圆筒之间经由轴的直接刚性机械耦合提供。同时，以改进马达单元中的温度控制的方式，将温度变化对切割工艺的影响最小化，所述温度控制包括轴承和马达和/或轴的温度控制。减少系统(也就是，丝锯装置)中不同零件的总数量并简化系统。总体上，改进的温度和运动控制连同减少的偏转，改进了切割工艺的效率和精确度以及系统的使用寿命期望。由于实施方式中驱动系统(包括马达和轴承)是集成的且传输全部来自具有多个传感器的一个装置的热量和振动信息，因此可为丝锯装置的控制系统供应数据。经由实时数据的系统的管理和控制可因此最佳化，从而动态地控制切割工艺。涂油系统用于滚动轴承和马达单元的长期稳定操作，而无需维护，且不必打开马达单元。
[0040]图1图示根据实施方式的马达单元10，所述马达单元10用于实施方式中，在丝锯装置100中被采用(参见图4和图5)。马达单元10包含外壳15，在所述外壳15中可旋转地提供轴20。电马达25也提供于外壳中，所述外壳包括定子26和转子27。定子可固定至外壳15。转子27安装至可旋转的轴20且具有与轴相同的旋转轴A。
[0041]在实施方式中，马达单元10可包含介于轴20和外壳15之间提供的至少一个滚动轴承30、32、34。滚动轴承使得外壳内部的轴20的转弯移动具有最小摩擦。在图1图示的非限制性示例中，滚动轴承可为不同类型，采用球状轴承30、32。其他可能的类型为圆柱形辊轴承、球形辊轴承、锥形辊轴承、针形辊轴承和/或提供的不使用内环的任何类型的辊轴承。取决于马达单元10的个体结构，不同类型的滚动轴承可在实施方式中组合。
[0042]图2图示根据实施方式的马达单元10。其中，提供第一滚动轴承30，作为具有外环33和不具有内环的圆柱形滚动轴承。多个圆柱形滚动元件31与轴20直接接触，因为没有内环介于滚动元件31和轴之间。使用不具有内环的滚动轴承允许外壳15内的轴20的准确度和对偏转的控制得到改进，且由此提高丝锯的切割准确度。
[0043]可以理解，以下关于图2和图3描述的特征中的每一个可作为单独特征与如关于图1描述的实施方式进行组合地进行应用，且可以理解，只要技术上可行，所公开的实施方式中的每一个可与任何其他实施方式组合，以实现如下所述各自的特征或特征组合(单独地或在各自的组合中)所带来的技术效果，所述特征详细地关于(例如)包括温度和/或振动的测量、轴承、轴和马达的冷却的实施方式，关于马达单元的密封和关于滚动轴承的润滑或涂油。
[0044]在如图2所图示的实施方式中，外壳15包括内部部分16和外部部分17。在实施方式中，内部部分16插入外部部分17中。内部部分16可具有小于外部部分17的长度减去马达25在马达25的旋转轴A方向上的最大尺寸的长度。在实施方式中，多个管道38布置在外壳的内部部分16的外直径上。在操作期间，所述管道用作冷却剂的通道。冷却剂为流体，且可为液体，但是也可为气体。在实施方式中，管道可经机械加工至内部部分16的外直径中。在实施方式中，管道可不同地布置或形成，例如，在浇铸工艺期间。多个管道38的至少一部分可邻接于滚动轴承30、32、34提供，因为在操作期间滚动轴承产生大量的热能，所述热能经由流过管道38的冷却剂从马达单元10被移除。在实施方式中，管道36、38也可在从外壳15的外部表面朝向滚动轴承30、32、34的区域和/或朝向马达25的径向上突出至少所述管道的一部分长度。这可应用于具有内部部分16和外部部分17(如上所述)的二部分结构的外壳15以及为单个整体件(换句话说，无缝形成的，诸如图1中示例性图示的)的外壳15两者。可以理解，外壳15可以不同于描述的变形例的方式解释，也具有管道36、38的不同布置，且仍然被视为落入如本文描述的本实用新型中。
[0045]在实施方式中，可存在突出穿过轴20提供的轴向通道40，所述轴向通道40在操作期间由冷却剂流冷却。连同滚动轴承30、32、34经由管道38的冷却一起，轴20的冷却允许控制马达单元10的机械移动零件(也就是，轴20和滚动轴承30、32、34)的温度。
[0046]在实施方式中，提供一个或多个传感器55邻接滚动轴承30、32、34。传感器55可为温度传感器，且也可结合(或替代地)具有振动传感器的功能。传感器55连接至丝锯装置100的控制单元(未图示)。通过监视温度，例如，温度中的非典型上升可被认为是近期邻接各个传感器55的滚动轴承30、32、34的潜在故障的征兆。随后操作员可进行测量或经由控制单元自动地进行测量，从而防止引起丝锯装置代价昂贵的停工的重大故障或锯切操作期间由于强行紧急停止带来的可能的损坏。传感器可位于通道45中，所述通道45从外壳15的外直径(在图2的非限制性不例中，从外壳的外部部分17的外直径)引导朝向滚动轴承30、32、34的径向向外区域，其中所述通道45结束于外壳的内部部分16中。未图示从外部(从控制单元)引导穿过通道45至传感器55的电缆。
[0047]位于相对侧的轴20的端部21从外壳15突出出来，转子27附接于所述相对侧。提供空隙密封件70以关于外部密封外壳15。空隙密封件提供封闭外壳15的凸缘72和轴20之间无摩擦的密封。可提供另一空隙密封件(未图示)以密封第二凸缘60，所述凸缘60提供在马达25的侧面处的外壳15的末端，抵靠轴20。径向上空隙密封件70的缝隙的厚度为大约0.1_。恒定气流(所述恒定气流可由外部泵经由用于空气进口的端口(未图示)提供)用于密封外壳15以抵挡来自外壳的外部区域的影响。空隙密封件70没有导致机械摩擦。在实施方式中，在空隙密封件70的区域中，轴20和/或凸缘72的内侧可涂覆有涂层。类似的空隙密封件70也可在轴20的端部处提供，转子27安装至轴20的端部。两个或更多个轴孔75 (所述轴孔75可为带螺纹的)提供于与连接至马达的端部相对的轴20的端部中。轴孔75用于直接机械地将马达单元与丝锯装置100的丝线导向器圆筒112、114、116、118(参见图4)连接。不使用中间物件进行这一连接，所述中间物件可不必要地增加不期望的柔性。因此，轴20坚硬地且以稳定、无扭转的方式安装至丝线导向器圆筒。由于在轴20的相对端上，马达25的转子27机械地直接固定至轴上；因此，存在从移动转子27至丝线导向器圆筒112、114、116、118的直接机械连接。
[0048]由于马达25和传送锯切丝线的丝线导向器圆筒112、114、116、118之间的力链中不存在柔性零件，但是存在沿着相同旋转轴A的固体和刚性机械连接，所以丝线导向器圆筒的移动耦合至马达，无需用于扭转变形或用于影响转速均匀性的干扰(例如，颤振)的任何容差、空间。这肯定影响丝锯装置的整体质量和持久性以及平均故障间隔时间，因为丝线导向器圆筒速度的均匀性上的任何一甚至小的一改变可能对加工品的质量和丝线及丝锯装置本身的持久性和使用寿命具有负面影响。由对丝线导向器圆筒和因此对丝线的移动的增强且更精确的控制改进了切割工艺的整体质量。可提供至少一个振动传感器50用于检测滚动轴承30、32、34中的至少一个的振动。邻接轴承30、32、34地提供振动传感器50，所述轴承30、32、34由振动传感器50监视。在图2的非限制性示例中，从第一滚动轴承30径向向外提供一个振动传感器50。在实施方式中，第一滚动轴承30可为辊轴承。辊轴承一般可承受比球状轴承更大的负载。丝锯装置100的操作期间(其中采用马达单元10)，第一滚动轴承30不得不承受大约20kN至大约120kN的负载，更具体为大约40kN至80kN。在图2的非限制性示例中，这一负载显著大于第二滚动轴承32和第三滚动轴承34上的负载，因为第一滚动轴承30承受由连接至马达单元10的丝线导向器112、114(参见图4)施加的最大数量的负载。在非限制性实施方式中，旋转编码器65 (也称为轴编码器)安装至轴20，所述旋转编码器65位于轴20的侧面突出于外壳15的轴的端部处，其中马达25安装在轴20的侧面。旋转编码器65将轴20的角位置或运动转换为模拟或数字代码，所述模拟或数字代码供应至控制单元中。
[0049]马达25 (所述马达25为电马达，更具体为扭矩马达)的定子26刚性连接至外壳15，在图2的非限制性示例中，连接至外壳15的外部部分17。管道36形成在定子26的外部表面中。所述管道36(类似于用于滚动轴承30、32、34的管道38)用于在操作期间从定子26移除消散的热能。管道36与用于轴承的管道38流体连接，因此滚动轴承30、32、34如定子26 —样由相同流体/冷却剂冷却，但是管道36也可连接至不同的冷却剂回路。取决于采用的马达类型，马达25的转子27 (所述转子27牢固地安装至可旋转的轴20)也产生热量。这一热能也加热轴20。轴也吸收来自滚动轴承30、32、34的热能。为了保持轴的低温且控制轴的温度，有用于冷却剂的至少一个通道40，例如，沿着轴20提供的中心孔，例如，沿着轴20的旋转轴A。
[0050]马达位于轴20的第一部分处，且至少一个滚动轴承30、32、34位于轴的不同部分处。
[0051]在实施方式中，沿着不同于马达25的转子27所安装至的部分的轴20的一部分，提供至少两个滚动轴承30、32、34。至少一个第一滚动轴承30、32、34可提供于轴20上远离马达25，邻接轴20的端部21。至少一个第二滚动轴承32位于轴20的一部分处，邻接马达25的位置。马达25在旋转轴A方向上的长度可小于30%，更具体地小于外壳15全长的20%。在实施方式中，外壳包含用于马达25和/或用于滚动轴承30、32、34和/或用于轴20的冷却剂的管道36、38。外壳可(例如)在外壳的外部表面上具有带螺纹的孔(未图示)，使用所述带螺纹的孔马达单元10被安装至(例如)丝锯装置100的机器框架(未图示)。马达单元10也可使用其他已知技术安装至机器框架。
[0052]在实施方式中，密封马达单元10的外壳15，以便允许较长时间段的无维护运行。用于冷却剂的端口(未图示)为例外，其中用于流体/冷却剂和轴20中的至少一个通道40的连接的管道36、38连接至一个或多个外部冷却剂回路。在实施方式中，马达单元10提供有用于所述至少一个滚动轴承30、32、34的持久润滑。
[0053]马达能够提供大约20至大约700Nm的扭矩，更具体为从大约70Nm至大约500Nm。
[0054]图3图示类似于图2的示例性实施方式的马达单元的马达单元10，其中如图2中的用于相同零件的大多数附图标记出于图示的目的已经省略。图3图示的实施方式的马达单元10包括涂油系统80。涂油系统80包括引导至至少一个滚动轴承30、32、34的至少一个未使用过的油脂管道82、84。涂油系统80进一步包括用于使用过的油脂的至少一个空间86、88、90。具体来说，第一未使用过的油脂管道82引导至第一未使用过的油脂储存器94，邻接第一滚动轴承30。当未使用过的油脂92插入第一未使用过的油脂管道82时，所述油脂92压迫第一未使用过的油脂储存器94中已经存在的油脂进入第一滚动轴承30。来自第一滚动轴承30的旧油脂96被压出轴承且进入用于使用过的油脂的第一空间86中，每次插入未使用过的油脂92时，在所述第一空间86中所述旧油脂96随着时间而积聚。设计实施方式的涂油系统80使得以几个星期(例如，两个星期)至几个月(例如，三个月)的时间间隔安排油脂插入的时间进度。油脂插入之间的典型时间间隔可为一个月或两个月。用于使用过的油脂的空间86、88、90经尺寸化使得所述空间可容纳足够使用过的油脂以允许马达单元10连续操作长达5年，而不必打开马达单元10并移除使用过的油脂96。用于使用过的油脂的第一空间86的典型尺寸可为大约400立方厘米至大约2000立方厘米。第二未使用过的油脂管道84用于涂油第二滚动轴承32和第三滚动轴承34，其中插入的油脂94用于涂油滚动轴承32、34两者，因为第二未使用过的油脂管道84在第二滚动轴承32和第三滚动轴承34之间终止。使用过的油脂96积聚在用于使用过的油脂的第二空间88和用于使用过的油脂的第三空间90中。随着每次油脂插入未使用过的油脂管道82、84，仅少量油脂插入第一未使用过的油脂管道82和第二未使用过的油脂管道84的每一个中，例如2g至20g，更具体为4g至16g。所述插入可由操作员手动进行或经由丝锯装置的控制单元控制的油脂泵(未图示)进行。可以理解，未使用过的油脂管道和用于使用过的油脂的空间也可不同地布置，且仍然视为落入本实用新型中。
[0055]涂油系统80允许以未使用过的油脂在长时间段内间隔供应滚动轴承30、32、34。因此，马达单元可在没有定期维护或停工的情况下长期在连续(或24/7)操作中运行。在没有维护的情况下，可实现高达大约40，000个小时的连续操作，这是大约5年的连续操作。无需为了维护而临时拆除单元也不必更换一个或多个滚动轴承，就实现了以上连续操作。
[0056]图4图示根据实施方式的示例性非限制丝锯装置100的示意性前视图。丝锯装置100具有丝线导向器装置210，所述丝线导向器装置210包括四个丝线导向器圆筒112、114、116、118。丝线管理单元130提供丝线至丝线导向器圆筒112、114、116、118。丝线管理单元130包括供应线圈134，在所述供应线圈134上提供丝线储存器，所述丝线储存器可提供几百千米的丝线。未使用过的丝线230从供应线圈134供应至丝线导向器装置210。此外，丝线管理单元130包括卷带绕线管138，在所述卷带绕线管138上重绕使用过的丝线240。丝线管理单元130可包括进一步的装置，诸如低惯性滑轮(未图示)和用于丝线张力调整的张力臂(未图示)。在一些实施方式中，在张力臂上提供数字编码器。
[0057]每一丝线导向器圆筒112、114、116、118可连接至马达单元10，诸如本文公开的(图4中虚线图示的马达单元)。如图4所图示的实施方式中，两个丝线导向器圆筒112、114直接由马达单元10驱动。
[0058]在操作期间，例如，在锯切工艺期间，马达单元10驱动丝线导向器圆筒112、114，使得丝线导向器圆筒围绕丝线导向器圆筒的纵轴旋转。因此，丝线网200中的丝线被传输至丝线运输方向215、225上。
[0059]待锯切的材料(例如，半导体材料块306 (也称为硅铸锭))附接至固持器。举例来说，块306可安装至图4中未图示的支撑机构。为了锯切块306，朝向丝线网200降低块306。丝线在丝线运输方向215、225上以相当大的速度(例如，从10m/s至30m/s，具体介于15m/s和25m/s之间)运输。在丝线网200的工作区域220中，当块306经挤压抵靠丝线网200时，移动丝线磨损半导体材料且因此将块306锯切成薄片。在半导体工业中，这类切片可(例如)用作晶片。与每次待锯切的材料接触的丝线网中丝线的总长度可称为有效丝线切割长度。此外，待锯切的材料降低至丝线网中的速度可称为材料供应速率。
[0060]图5图示根据实施方式的示例性非限制丝锯装置100的示意性顶视图，所述丝锯装置100具有两个丝线导向器圆筒112、114。未图示待锯切的物体，诸如如图4中所图示的块306。丝线螺旋地围绕丝线导向器圆筒112、114缠绕，且在两个丝线导向器圆筒之间形成平行丝线的丝线网200(也称为层)。丝线导向器圆筒112、114用合成树脂层覆盖且刻有槽，所述槽具有非常精确的几何形状和尺寸。槽之间的距离或槽的节距决定相邻的两串或两行丝线之间的间距D1。这一距离Dl也决定丝锯装置切割的切片的最大厚度。晶片厚度可在60 μ m和220 μ m之间，而距离Dl则从180 μ m至400 μ m,具体地从300 μ m至360 μ m。根据实施方式的马达单元10在丝线导向器圆筒112、114各自的轴20的端部21处直接连接至丝线导向器圆筒112、114。图5中的丝锯100在一个丝线导向器圆筒112、114处也配备仅一个马达单元10。
[0061]图4和图5中的丝锯装置100仅视为根据实施方式的丝锯装置100的非限制性示例。其他示例可具有一个至四个丝线导向器圆筒112、114、116、118，且可具有一个至四个马达单元10。在实施方式中，更高或更低数量的丝线导向器圆筒也可适用。
[0062]尽管上文针对本实用新型的实施方式，然而可设计本实用新型的其他和进一步的实施方式，而不脱离本实用新型的基本范围，且本实用新型的范围由随附权利要求书决定。
【权利要求】
1.一种用于丝锯装置的马达单元，所述马达单元包含: 外壳(15), 可旋转地提供于所述外壳(15)中的轴(20)， 具有定子(26)和转子(27)的马达(25)，所述定子固定至所述外壳(15)， 其中所述转子(27)安装至所述轴(20)且具有与所述轴相同的旋转轴(A)，且其中所述轴和所述马达(25)位于所述外壳(15)中。
2.如权利要求1所述的马达单元，其特征在于，所述马达单元进一步包含介于所述轴(20)和所述外壳(15)之间提供的至少一个滚动轴承(30、32、34)。
3.如权利要求1或2所述的马达单元，其特征在于，所述外壳(15)包含用于使用冷却剂冷却所述至少一个滚动轴承(30、32、34)的管道(38)。
4.如权利要求1或2所述的马达单元，其特征在于，所述轴(20)包含用于使用冷却剂内部冷却所述轴的至少一个通道(40)。
5.如权利要求1或2所述的马达单元，其特征在于，所述马达单元包含具有外环(33)的至少一个滚动轴承(30、32、34)和多个滚动元件(31)，其中所述滚动元件与所述轴(20)直接机械接触。
6.如权利要求1或2所述的马达单元，其特征在于，所述可旋转的轴(20)的至少一个端部(21)从所述外壳(15)中突出，且其中所述轴抵靠所述外壳使用空隙密封件(70)密封。
7.如权利要求1或2所述的马达单元，其特征在于，所述马达(25)位于所述轴(20)的第一部分，且其中所述至少一个滚动轴承(30、32、34)位于所述轴(20)的不同部分。
8.如权利要求1或2所述的马达单元，其特征在于，至少两个滚动轴承(30、32、34)沿着不同于所述第一部分的所述轴(20)的一部分提供，所述转子(27)安装至所述第一部分。
9.如权利要求1或2所述的马达单元，其特征在于，所述外壳(15)包含内部部分(16)和外部部分(17)，且其中所述内部部分沿着所述外部部分(17)的所述长度的至少一部分突出，且其中用于冷却剂的管道(38)提供于所述外壳(15)的所述内部部分(16)的外部表面上。
10.如权利要求1或2所述的马达单元，其特征在于，所述马达单元进一步包含邻接于至少一个滚动轴承(30、32、34)提供的至少一个振动传感器(50)。
11.如权利要求10所述的马达单元，其特征在于，所述马达单元进一步包含邻接于至少一个滚动轴承(30、32、34)提供的至少一个温度传感器(55)。
12.如权利要求1或2所述的马达单元，其特征在于，所述马达单元进一步包含用于至少一个辊轴承(30、32、34)的涂油系统，所述涂油系统包括至少一个未使用过的油脂管道(82,84)和用于使用过的油脂的至少一个空间(86、88、90)。
13.如权利要求1所述的马达单元，其特征在于，所述马达单元进一步包含: 介于所述轴(20)和所述外壳(15)之间提供的至少一个滚动轴承(30)，所述至少一个滚动轴承(30)具有外环(33)和多个滚动元件(31)， 用于使用冷却剂冷却所述至少一个滚动轴承(30、32、34)的至少一个管道(38)，所述管道提供于所述外壳(15)中， 用于使用冷却剂内部冷却所述轴(20)的至少一个通道(40)， 用于所述至少一个辊轴承(30、32、34)的涂油系统(80)，所述涂油系统(80)包括至少一个未使用过的油脂管道(82、84)和用于使用过的油脂的至少一个空间(86、88、90)。
14.如权利要求13所述的马达单元，其特征在于，所述滚动元件与所述轴(20)直接机械接触。
15.如权利要求13或14所述的马达单元，其特征在于，所述可旋转的轴(20)的至少一个端部(21)从所述外壳(15)中突出出来，且其中所述轴抵靠所述外壳使用空隙密封件(70)密封。
16.如权利要求13或14所述的马达单元，其特征在于，至少两个滚动轴承(30、32、34)沿着不同于所述第一部分的所述轴(20)的一部分提供，所述转子(27)安装至所述第一部分。
17.如权利要求13或14所述的马达单元，其特征在于，所述外壳(15)包含内部部分(16)和外部部分(17)，且其中所述内部部分沿着所述外部部分(17)的所述长度的至少一部分突出，且其中用于冷却剂的管道(38)提供于所述外壳(15)的所述内部部分(16)的外部表面上。
18.如权利要求1或13所述的马达单元，其特征在于，所述马达(25)为扭矩马达，适用于传输至少20Nm的扭矩。
19.一种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求1或2所述的马达单元(10)。
20.如权利要求19所述的丝锯装置，其特征在于，所述丝锯装置(100)适用于锯切硅、石英和蓝宝石中的至少一个的块，从而获得多个晶片。
21.—种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求3所述的马达单元(10)。
22.—种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求4所述的马达单元(10)。
23.—种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求5所述的马达单元(10)。
24.—种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求6所述的马达单元(10)。
25.—种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求7所述的马达单元(10)。
26.—种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求8所述的马达单元(10)。
27.—种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求9所述的马达单元(10)。
28.—种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求10所述的马达单元(10)。
29.—种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求11所述的马达单元(10)。
30.一种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求12所述的马达单元(10)。
31.一种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求13所述的马达单元(10)。
32.一种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求14所述的马达单元(10)。
33.一种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求15所述的马达单元(10)。
34.一种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求16所述的马达单元(10)。
35.一种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求17所述的马达单元(10)。
36.一种丝锯装置，所述丝锯装置(100)包含权利要求18所述的马达单元(10)。
【文档编号】B28D5/04GK204054378SQ201420375658
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】A·米塔兹, A·施密特, C·O·布卢姆 申请人:应用材料瑞士有限责任公司