用于絲鋸裝置的馬達單元和絲鋸裝置制造方法

用于絲鋸裝置的馬達單元和絲鋸裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及用于絲鋸裝置的馬達單元和絲鋸裝置。用于絲鋸裝置的馬達單元(10)包含外殼(15)、可旋轉地提供于所述外殼(15)中的軸(20)、具有定子(26)和轉子(27)的馬達(25)，其中所述定子固定至所述外殼(15)，且其中所述轉子(27)固定至所述軸(20)且具有與所述軸相同的旋轉軸(A)，且其中所述軸和所述馬達(25)位于所述外殼(15)中。本實用新型的涂油系統用于滾動軸承和馬達單元的長期穩定操作，而無需維護，且不必打開馬達單元。
【專利說明】用于絲鋸裝置的馬達單元和絲鋸裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型的實施方式涉及用于絲鋸的馬達單元，且涉及使用馬達單元的絲鋸裝置。本實用新型尤其涉及用于光生伏打和/或半導體應用，或其他電子設備應用(諸如用于顯示器生產的藍寶石晶體)的馬達單元和使用馬達單元的絲鋸裝置。

【背景技術】
[0002]絲鋸裝置用于光生伏打和/或半導體工業中，其中對于所述兩個應用，半導體或半導體材料使用絲鋸裝置切割。舉例來說，絲鋸將半導體工件切割成順應于進一步處理的形狀，例如，將硅鑄錠切割成晶片、磚狀物或正方形。
[0003]對于許多應用，晶片或切片有著相對于鑄錠的橫截面或直徑極小的厚度。晶片因此實質上是柔性的且可撓曲和彎曲以與相鄰的切片進行接觸。這一撓曲對于切割的精確度和平坦度是不期望的，且可引起鋸切的片的表面上的起伏、條紋和不期望的不規則。對于某些應用，諸如對于許多太陽能和半導體應用，這些不規則(即便是幾微米的不規則)足以使得切片不能使用。切片的變形甚至可能導致微小的破裂和破損，尤其是接近耦合點，在耦合點處切片連接至切片的支撐件。
[0004]晶片加工半導體鑄錠的所屬【技術領域】中的問題是如何在沒有不規則的情況下維持均勻的薄切片。這一問題轉化為提供切割元件(也就是，絲線和/或絲線導向元件)的位置和移動兩者的穩定性。具體來說，絲線移動的均勻性和穩定性隨著時間受到驅動絲線的馬達和從馬達至絲線圓筒的機械鏈中的軸承的影響，這將影響作為切割元件的絲線的位置和移動的穩定性和精確度。
[0005]絲鋸裝置的機械部件要遭受網中的大量絲線纏繞產生的高的力和扭矩的影響，每一纏繞對馬達、軸承及其他部件上的負載產生一定量的力。同時,機械負載傾向于引起摩擦且產生熱量，例如，在滾動的軸承中，所述摩擦和熱量與驅動系統的相當高的轉速一起可導致機械零件的疲勞和最后故障。疲勞和機械應力也可削弱金屬零件和金屬零件的表面且可因此導致生產工藝中精確度的損失。
[0006]鑒于以上內容，存在對具有增強的持久性和長期穩定性的絲鋸裝置和絲鋸裝置部件的需要，確保具有高精確度和可靠性的長期操作，同時具有低的擁有總成本。
實用新型內容
[0007]實施方式提供用于絲鋸裝置的馬達單元，所述馬達單元包括外殼、可旋轉地提供于外殼中的軸、具有定子和轉子的馬達，所述定子固定至所述外殼，其中所述轉子安裝至所述軸且具有與所述軸相同的旋轉軸，且其中所述軸和所述馬達位于所述外殼中。
[0008]另一實施方式提供絲鋸裝置，所述絲鋸裝置包括馬達單元，所述馬達單元包含外殼、可旋轉地提供于外殼中的軸、具有定子和轉子的馬達，所述定子固定至所述外殼，其中所述轉子安裝至所述軸且具有與所述軸相同的旋轉軸，且其中所述軸和所述馬達位于所述外殼中。
[0009]進一步的優點、特征、方面和細節從從屬權利要求、說明書和附圖中顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]以可詳細理解本實用新型的上述特征的方式，通過參考實施例獲得上文簡要概述的更具體的描述。附圖涉及實施方式，如以下描述的:
[0011]圖1圖示根據本文描述的實施方式的馬達單元；
[0012]圖2圖示根據本文描述的進一步實施方式的馬達單元；
[0013]圖3圖示根據本文描述的進一步實施方式的馬達單元；
[0014]圖4圖示根據本文描述的實施方式的絲鋸裝置的透視側視圖；
[0015]圖5圖示根據本文描述的實施方式的絲鋸裝置的頂視圖。

【具體實施方式】
[0016]現在將詳細參閱各種實施方式，各種實施方式中的一個或多個示例圖示在圖中。每一示例以解釋說明的方式提供且不意味著限制。進一步來說，被圖示或描述為一個實施方式的部分的特征可用于其他實施方式上或連同其他實施方式一起使用以產生又一實施方式。描述旨在包括這類修改和改變。
[0017]本文中，“絲鋸”、“絲鋸裝置”、“絲線鋸切裝置”和“絲線切割裝置”可交換使用。本文中，術語“鋸切”和“切割”可交換使用；且“晶片切割絲鋸”和“壓片機”可交換使用。本文中，“鑄錠”可包含一個或多個分離的半導體件，例如，多個半導體件。本文中，“鑄錠”廣泛地用于表示在晶片鋸切中待鋸切的至少一個較大的工件或未切割的元件。“鑄錠”可與“塊”交換使用。本文中，“半導體”是指半導體材料，諸如(例如)光生伏打工業中使用的那些半導體材料。進一步來說，鑄錠也可包含其他類型的材料，尤其是晶體，諸如(例如)用于顯示器生產中的藍寶石晶體，或類似的材料。
[0018]本文中，“絲線導向器圓筒”、“絲線導向器”、“導向器圓筒”和“圓柱形絲線導向器”可交換使用。絲線導向器(所述絲線導向器一般為圓柱形且圍繞圓柱軸旋轉)有時稱為輥、圓筒和絲線導向器圓筒。
[0019]本文中，絲鋸可用于從較大的工件(諸如鑄錠、晶錠或塊)形成不同類型的基板或晶片，諸如太陽能電池基板、半導體基板、藍寶石或其他有用的基板。
[0020]本文中，“外殼”用于意指機殼或機匣，所述外殼包圍或圍繞一些東西。機器零件或馬達通常封入在外殼中。外殼可(例如)用于保護內部的物件免受圍繞物的影響，用作與外部框架或機架的機械界面，和/或可提供供應線路，如功率線路、流體導管等等。
[0021]本文中，“軸承”用于意指支撐另一零件的機器、部件或結構零件。替代地或附加地，“軸承”為用于旋轉(或往復移動)機械零件的支撐件、導向器或定位件。在又一方面中，“軸承”為機械元件，所述機械元件允許一個零件承受(支撐)另一個零件。本文中，“軸承”和“連接器”可同義使用。
[0022]本文中，滾動元件軸承(也稱為“滾動軸承”)用于這樣的軸承，所述軸承以在兩個軸承環之間或在一個外環和滾動軸承支撐的可移動物件之間放置滾動元件(諸如球狀物或輥)的方式來運送負載。工件的相對運動引起圓形元件以微乎其微的滾動阻力滾動。如果采用球狀物作為滾動元件，那么使用術語“球狀軸承”。如果采用圓柱形、圓形圓柱(球形)或錐形滾動元件，那么術語“輥軸承”用作描述不使用球狀物而是使用其他不同形狀的適當滾動元件的滾動軸承的通用術語。
[0023]本文中，“馬達單元”用于組件，所述組件包含電馬達、連接至電馬達且由電馬達驅動的可旋轉的軸和軸承，所述軸承支撐可旋轉的軸且允許軸的轉彎移動。前述物件由外殼封閉。
[0024]本文中，“轉子”用于描述旋轉電馬達的移動零件，因為馬達的絲線與磁場經布置以便扭矩圍繞轉子的軸產生，所以所述移動零件旋轉。
[0025]本文中，“定子”用于描述旋轉電馬達的固定零件，所述固定零件與轉子一起工作。
[0026]本文中，“外部”和“內部”可用于表達軸向，且在本文上下文中，“內部”是指朝向部件中心的方向而“外部”是指遠離部件中心。
[0027]本文中偏轉(runnout或run-out) ”用于描述旋轉機械系統的不準確度,具體描述軸、輪軸等等沒有正好對齊主要旋轉軸旋轉。在滾動軸承的上下文中，偏轉將引起振動以及增加軸承自身上的負載，且可導致增強的疲勞和技術故障的機會。
[0028]在示例性上下文中，當指代不同連接器時，諸如互補的“內部”和“外部”連接器(例如，絲線導向器側面和軸側面連接器)，使用“內部”和“外部”，所述“內部”和“外部”是關于絲線導向器的中心的內部和外部。
[0029]在本文使用的另一上下文中，“內部”和“外部”可用于表達徑向，尤其是垂直于圓柱形絲線導向器軸的軸向的方向。在示例性上下文中，當指代連接器的不同表面時，諸如連接器的內部圓錐形表面(或軸和外部表面之間的圓錐形表面)和連接器的外部表面(例如，位于內部圓錐形表面和徑向外邊緣之間的表面)，使用“內部”和“外部”表面。
[0030]一般來說，本文描述的實施方式涉及用于切割硬質材料的絲鋸裝置。其中，絲線經擠壓抵靠待切割的硬質材料，且絲線以高速沿著絲線的軸向移動，也就是，在絲線的縱軸方向上移動。許多平行絲線部分以絲線網形式使用，用于同時進行多個切割，例如，用于同時將硅鑄錠切割成多個薄片(例如，用于半導體工業的晶片)。鋸切工藝為絲線或絲線網抵靠待鋸切的物體的壓力和絲線的快速移動的組合，所述組合導致材料磨損且因此導致分別切割鋸切材料。一般來說，工藝期間絲線與鋸切的物體之間的接觸區域提供有流體。這一流體可用于不同目的，其中一個目的是冷卻絲線和鋸切的物體，且另一目的可為提供研磨劑、粉末材料作為漿料的一部分，所述漿料支援鋸切工藝。這一流體經由噴嘴施加至鄰接鋸切區域或鋸切區域處(也就是，絲線和待鋸切的材料之間的接觸區域)的絲線。施加至鋸切區域之后再使用所述流體，這意味著所述流體提供于封閉的流體回路中。術語“流體回路”和“冷卻劑回路”在下文中可交換使用。
[0031]在以下描述中，控制單元可理解為實質上電子控制絲鋸裝置(例如，截斷器、矩形波形成器或晶片切割絲鋸)的所有功能的裝置。控制單元連接至傳感器，從而監視機器操作和鋸切工藝的參數。所述控制單元也連接至用于控制移動絲線的電馬達的致動器和裝置。所述控制單元也包括用于與個體互動的裝置，從而接收命令且報告鋸切工藝的狀態。在一些實施方式中，控制單元也可連接至由個體或諸如計算機之類的自動系統直接或遠程控制的計算機網絡。
[0032]一般來說，操作絲鋸裝置可利用計算機程序、軟件、計算機軟件產品和相關的控制器進行，所述控制器可具有與絲鋸裝置的相對應部件通信的CPU、存儲器、用戶介面和輸入輸出裝置。這些部件可為以下部件中的一個或多個:馬達、絲線斷裂檢測單元、絲線跟蹤裝置等等，所述部件將在以下作更詳細的描述。
[0033]此外，在以下描述中，絲線管理單元將理解為處理至絲鋸裝置(諸如截斷器、矩形波形成器或晶片切割絲鋸)的切割區或工作區域的絲線供應的裝置。絲鋸包括至少一個絲線導向器，所述絲線導向器用于在絲線移動方向上運輸和引導絲線，同時絲線管理單元提供絲線張力的控制。此外，絲線管理單元提供的絲線在切割區形成絲線網。絲線網經常將被視為單個絲線管理單元形成的網。應理解，絲線網可包含超過一個的工作區域，所述工作區域定義為在其中執行鋸切工藝的區域。因此，根據本文描述的一些實施方式，絲線網可具有多個區域，所述多個區域由來自不同絲線管理單元的絲線形成。
[0034]對于現代絲鋸裝置，如截斷器、矩形波形成器或其他絲鋸，存在以高速切割諸如半導體材料(例如，硅、石英等等)的硬質材料的目的。絲線速度(也就是，絲線分別移動穿過絲鋸裝置、絲線管理單元和待鋸切的材料的速度)可為(例如)10m/s或更高。絲線速度具體可在15至25m/s范圍內。然而,高達30m/s的較高的絲線速度也是理想的且所述速度可在某些條件下實現。
[0035]為了以期望的絲線速度展開絲線，繞線管以高達每分鐘數千轉的轉速旋轉。舉例來說，可提供1000至3000rpm用于展開絲線。
[0036]實施方式一般涉及馬達單元，所述馬達單元包括馬達、軸和外殼，前兩者都提供于所述外殼中。馬達可為扭矩馬達。馬達的定子機械安裝至馬達單元的外殼中。由于馬達轉子和軸之間的直接機械耦合，沒有彈性耦合或皮帶驅動，系統的剛度也增強了。外殼可包含輥軸承，實施方式中提供所述輥軸承而無內環和軸向推力軸承。使用輥軸承而無內環允許更好的準確度和對軸的偏轉的控制。在實施方式中，軸編碼器可以高的偏轉準確度安裝在軸上。在實施方式中，盡管馬達轉子傳送附加的熱能至所述軸(所述馬達轉子安裝至所述軸)，然而軸卻為內部冷卻的，這允許更好地控制馬達單元軸溫度。冷卻也允許最小化軸和/或外殼的熱膨脹的影響，結果得到更好的切割準確度。在實施方式中，也內部冷卻外殼，因此不需要專門的冷卻系統用于絲鋸機器框架中的軸承箱。在實施方式中，可在絲鋸裝置的馬達單元軸和絲線導向器圓筒之間采用旋轉和/或圓錐形的界面。
[0037]在實施方式中，例如，使用一個或多個空隙密封件，從而提高馬達單元的使用壽命，因為空隙密封件避免摩擦以抵靠外殼地密封軸。在實施方式中，可在空隙密封界面上使用專門的涂層，從而避免軸和凸緣之間的金屬與金屬的接觸。
[0038]在實施方式中，可使用分離的或集成的溫度和振動傳感器，這允許在任何時候監視馬達單元的溫度，尤其是滾動軸承以及馬達本身。收集的信息可包括在閉環系統中以允許切割工藝通過控制單元在任何時候自動適應，無需操作員行動。在實施方式中，采用集成涂油(或潤滑)系統以間隔地供應軸承未使用過的油脂。
[0039]本文描述的實施方式提供以下優點。通過使用驅動系統的更有效的設計，總體上改進了切割工藝。益處為(例如)通過更好的運動控制改進了切割工藝，所述益處由馬達/轉子和絲線圓筒之間經由軸的直接剛性機械耦合提供。同時，以改進馬達單元中的溫度控制的方式，將溫度變化對切割工藝的影響最小化，所述溫度控制包括軸承和馬達和/或軸的溫度控制。減少系統(也就是，絲鋸裝置)中不同零件的總數量并簡化系統。總體上，改進的溫度和運動控制連同減少的偏轉，改進了切割工藝的效率和精確度以及系統的使用壽命期望。由于實施方式中驅動系統(包括馬達和軸承)是集成的且傳輸全部來自具有多個傳感器的一個裝置的熱量和振動信息，因此可為絲鋸裝置的控制系統供應數據。經由實時數據的系統的管理和控制可因此最佳化，從而動態地控制切割工藝。涂油系統用于滾動軸承和馬達單元的長期穩定操作，而無需維護，且不必打開馬達單元。
[0040]圖1圖示根據實施方式的馬達單元10，所述馬達單元10用于實施方式中，在絲鋸裝置100中被采用(參見圖4和圖5)。馬達單元10包含外殼15，在所述外殼15中可旋轉地提供軸20。電馬達25也提供于外殼中，所述外殼包括定子26和轉子27。定子可固定至外殼15。轉子27安裝至可旋轉的軸20且具有與軸相同的旋轉軸A。
[0041]在實施方式中，馬達單元10可包含介于軸20和外殼15之間提供的至少一個滾動軸承30、32、34。滾動軸承使得外殼內部的軸20的轉彎移動具有最小摩擦。在圖1圖示的非限制性示例中，滾動軸承可為不同類型，采用球狀軸承30、32。其他可能的類型為圓柱形輥軸承、球形輥軸承、錐形輥軸承、針形輥軸承和/或提供的不使用內環的任何類型的輥軸承。取決于馬達單元10的個體結構，不同類型的滾動軸承可在實施方式中組合。
[0042]圖2圖示根據實施方式的馬達單元10。其中，提供第一滾動軸承30，作為具有外環33和不具有內環的圓柱形滾動軸承。多個圓柱形滾動元件31與軸20直接接觸，因為沒有內環介于滾動元件31和軸之間。使用不具有內環的滾動軸承允許外殼15內的軸20的準確度和對偏轉的控制得到改進，且由此提高絲鋸的切割準確度。
[0043]可以理解，以下關于圖2和圖3描述的特征中的每一個可作為單獨特征與如關于圖1描述的實施方式進行組合地進行應用，且可以理解，只要技術上可行，所公開的實施方式中的每一個可與任何其他實施方式組合，以實現如下所述各自的特征或特征組合(單獨地或在各自的組合中)所帶來的技術效果，所述特征詳細地關于(例如)包括溫度和/或振動的測量、軸承、軸和馬達的冷卻的實施方式，關于馬達單元的密封和關于滾動軸承的潤滑或涂油。
[0044]在如圖2所圖示的實施方式中，外殼15包括內部部分16和外部部分17。在實施方式中，內部部分16插入外部部分17中。內部部分16可具有小于外部部分17的長度減去馬達25在馬達25的旋轉軸A方向上的最大尺寸的長度。在實施方式中，多個管道38布置在外殼的內部部分16的外直徑上。在操作期間，所述管道用作冷卻劑的通道。冷卻劑為流體，且可為液體，但是也可為氣體。在實施方式中，管道可經機械加工至內部部分16的外直徑中。在實施方式中，管道可不同地布置或形成，例如，在澆鑄工藝期間。多個管道38的至少一部分可鄰接于滾動軸承30、32、34提供，因為在操作期間滾動軸承產生大量的熱能，所述熱能經由流過管道38的冷卻劑從馬達單元10被移除。在實施方式中，管道36、38也可在從外殼15的外部表面朝向滾動軸承30、32、34的區域和/或朝向馬達25的徑向上突出至少所述管道的一部分長度。這可應用于具有內部部分16和外部部分17(如上所述)的二部分結構的外殼15以及為單個整體件(換句話說，無縫形成的，諸如圖1中示例性圖示的)的外殼15兩者。可以理解，外殼15可以不同于描述的變形例的方式解釋，也具有管道36、38的不同布置，且仍然被視為落入如本文描述的本實用新型中。
[0045]在實施方式中，可存在突出穿過軸20提供的軸向通道40，所述軸向通道40在操作期間由冷卻劑流冷卻。連同滾動軸承30、32、34經由管道38的冷卻一起，軸20的冷卻允許控制馬達單元10的機械移動零件(也就是，軸20和滾動軸承30、32、34)的溫度。
[0046]在實施方式中，提供一個或多個傳感器55鄰接滾動軸承30、32、34。傳感器55可為溫度傳感器，且也可結合(或替代地)具有振動傳感器的功能。傳感器55連接至絲鋸裝置100的控制單元(未圖示)。通過監視溫度，例如，溫度中的非典型上升可被認為是近期鄰接各個傳感器55的滾動軸承30、32、34的潛在故障的征兆。隨后操作員可進行測量或經由控制單元自動地進行測量，從而防止引起絲鋸裝置代價昂貴的停工的重大故障或鋸切操作期間由于強行緊急停止帶來的可能的損壞。傳感器可位于通道45中，所述通道45從外殼15的外直徑(在圖2的非限制性不例中，從外殼的外部部分17的外直徑)引導朝向滾動軸承30、32、34的徑向向外區域，其中所述通道45結束于外殼的內部部分16中。未圖示從外部(從控制單元)引導穿過通道45至傳感器55的電纜。
[0047]位于相對側的軸20的端部21從外殼15突出出來，轉子27附接于所述相對側。提供空隙密封件70以關于外部密封外殼15。空隙密封件提供封閉外殼15的凸緣72和軸20之間無摩擦的密封。可提供另一空隙密封件(未圖示)以密封第二凸緣60，所述凸緣60提供在馬達25的側面處的外殼15的末端，抵靠軸20。徑向上空隙密封件70的縫隙的厚度為大約0.1_。恒定氣流(所述恒定氣流可由外部泵經由用于空氣進口的端口(未圖示)提供)用于密封外殼15以抵擋來自外殼的外部區域的影響。空隙密封件70沒有導致機械摩擦。在實施方式中，在空隙密封件70的區域中，軸20和/或凸緣72的內側可涂覆有涂層。類似的空隙密封件70也可在軸20的端部處提供，轉子27安裝至軸20的端部。兩個或更多個軸孔75 (所述軸孔75可為帶螺紋的)提供于與連接至馬達的端部相對的軸20的端部中。軸孔75用于直接機械地將馬達單元與絲鋸裝置100的絲線導向器圓筒112、114、116、118(參見圖4)連接。不使用中間物件進行這一連接，所述中間物件可不必要地增加不期望的柔性。因此，軸20堅硬地且以穩定、無扭轉的方式安裝至絲線導向器圓筒。由于在軸20的相對端上，馬達25的轉子27機械地直接固定至軸上；因此，存在從移動轉子27至絲線導向器圓筒112、114、116、118的直接機械連接。
[0048]由于馬達25和傳送鋸切絲線的絲線導向器圓筒112、114、116、118之間的力鏈中不存在柔性零件，但是存在沿著相同旋轉軸A的固體和剛性機械連接，所以絲線導向器圓筒的移動耦合至馬達，無需用于扭轉變形或用于影響轉速均勻性的干擾(例如，顫振)的任何容差、空間。這肯定影響絲鋸裝置的整體質量和持久性以及平均故障間隔時間，因為絲線導向器圓筒速度的均勻性上的任何一甚至小的一改變可能對加工品的質量和絲線及絲鋸裝置本身的持久性和使用壽命具有負面影響。由對絲線導向器圓筒和因此對絲線的移動的增強且更精確的控制改進了切割工藝的整體質量。可提供至少一個振動傳感器50用于檢測滾動軸承30、32、34中的至少一個的振動。鄰接軸承30、32、34地提供振動傳感器50，所述軸承30、32、34由振動傳感器50監視。在圖2的非限制性示例中，從第一滾動軸承30徑向向外提供一個振動傳感器50。在實施方式中，第一滾動軸承30可為輥軸承。輥軸承一般可承受比球狀軸承更大的負載。絲鋸裝置100的操作期間(其中采用馬達單元10)，第一滾動軸承30不得不承受大約20kN至大約120kN的負載，更具體為大約40kN至80kN。在圖2的非限制性示例中，這一負載顯著大于第二滾動軸承32和第三滾動軸承34上的負載，因為第一滾動軸承30承受由連接至馬達單元10的絲線導向器112、114(參見圖4)施加的最大數量的負載。在非限制性實施方式中，旋轉編碼器65 (也稱為軸編碼器)安裝至軸20，所述旋轉編碼器65位于軸20的側面突出于外殼15的軸的端部處，其中馬達25安裝在軸20的側面。旋轉編碼器65將軸20的角位置或運動轉換為模擬或數字代碼，所述模擬或數字代碼供應至控制單元中。
[0049]馬達25 (所述馬達25為電馬達，更具體為扭矩馬達)的定子26剛性連接至外殼15，在圖2的非限制性示例中，連接至外殼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(類似于用于滾動軸承30、32、34的管道38)用于在操作期間從定子26移除消散的熱能。管道36與用于軸承的管道38流體連接，因此滾動軸承30、32、34如定子26 —樣由相同流體/冷卻劑冷卻，但是管道36也可連接至不同的冷卻劑回路。取決于采用的馬達類型，馬達25的轉子27 (所述轉子27牢固地安裝至可旋轉的軸20)也產生熱量。這一熱能也加熱軸20。軸也吸收來自滾動軸承30、32、34的熱能。為了保持軸的低溫且控制軸的溫度，有用于冷卻劑的至少一個通道40，例如，沿著軸20提供的中心孔，例如，沿著軸20的旋轉軸A。
[0050]馬達位于軸20的第一部分處，且至少一個滾動軸承30、32、34位于軸的不同部分處。
[0051]在實施方式中，沿著不同于馬達25的轉子27所安裝至的部分的軸20的一部分，提供至少兩個滾動軸承30、32、34。至少一個第一滾動軸承30、32、34可提供于軸20上遠離馬達25，鄰接軸20的端部21。至少一個第二滾動軸承32位于軸20的一部分處，鄰接馬達25的位置。馬達25在旋轉軸A方向上的長度可小于30%，更具體地小于外殼15全長的20%。在實施方式中，外殼包含用于馬達25和/或用于滾動軸承30、32、34和/或用于軸20的冷卻劑的管道36、38。外殼可(例如)在外殼的外部表面上具有帶螺紋的孔(未圖示)，使用所述帶螺紋的孔馬達單元10被安裝至(例如)絲鋸裝置100的機器框架(未圖示)。馬達單元10也可使用其他已知技術安裝至機器框架。
[0052]在實施方式中，密封馬達單元10的外殼15，以便允許較長時間段的無維護運行。用于冷卻劑的端口(未圖示)為例外，其中用于流體/冷卻劑和軸20中的至少一個通道40的連接的管道36、38連接至一個或多個外部冷卻劑回路。在實施方式中，馬達單元10提供有用于所述至少一個滾動軸承30、32、34的持久潤滑。
[0053]馬達能夠提供大約20至大約700Nm的扭矩，更具體為從大約70Nm至大約500Nm。
[0054]圖3圖示類似于圖2的示例性實施方式的馬達單元的馬達單元10，其中如圖2中的用于相同零件的大多數附圖標記出于圖示的目的已經省略。圖3圖示的實施方式的馬達單元10包括涂油系統80。涂油系統80包括引導至至少一個滾動軸承30、32、34的至少一個未使用過的油脂管道82、84。涂油系統80進一步包括用于使用過的油脂的至少一個空間86、88、90。具體來說，第一未使用過的油脂管道82引導至第一未使用過的油脂儲存器94，鄰接第一滾動軸承30。當未使用過的油脂92插入第一未使用過的油脂管道82時，所述油脂92壓迫第一未使用過的油脂儲存器94中已經存在的油脂進入第一滾動軸承30。來自第一滾動軸承30的舊油脂96被壓出軸承且進入用于使用過的油脂的第一空間86中，每次插入未使用過的油脂92時，在所述第一空間86中所述舊油脂96隨著時間而積聚。設計實施方式的涂油系統80使得以幾個星期(例如，兩個星期)至幾個月(例如，三個月)的時間間隔安排油脂插入的時間進度。油脂插入之間的典型時間間隔可為一個月或兩個月。用于使用過的油脂的空間86、88、90經尺寸化使得所述空間可容納足夠使用過的油脂以允許馬達單元10連續操作長達5年，而不必打開馬達單元10并移除使用過的油脂96。用于使用過的油脂的第一空間86的典型尺寸可為大約400立方厘米至大約2000立方厘米。第二未使用過的油脂管道84用于涂油第二滾動軸承32和第三滾動軸承34，其中插入的油脂94用于涂油滾動軸承32、34兩者，因為第二未使用過的油脂管道84在第二滾動軸承32和第三滾動軸承34之間終止。使用過的油脂96積聚在用于使用過的油脂的第二空間88和用于使用過的油脂的第三空間90中。隨著每次油脂插入未使用過的油脂管道82、84，僅少量油脂插入第一未使用過的油脂管道82和第二未使用過的油脂管道84的每一個中，例如2g至20g，更具體為4g至16g。所述插入可由操作員手動進行或經由絲鋸裝置的控制單元控制的油脂泵(未圖示)進行。可以理解，未使用過的油脂管道和用于使用過的油脂的空間也可不同地布置，且仍然視為落入本實用新型中。
[0055]涂油系統80允許以未使用過的油脂在長時間段內間隔供應滾動軸承30、32、34。因此，馬達單元可在沒有定期維護或停工的情況下長期在連續(或24/7)操作中運行。在沒有維護的情況下，可實現高達大約40，000個小時的連續操作，這是大約5年的連續操作。無需為了維護而臨時拆除單元也不必更換一個或多個滾動軸承，就實現了以上連續操作。
[0056]圖4圖示根據實施方式的示例性非限制絲鋸裝置100的示意性前視圖。絲鋸裝置100具有絲線導向器裝置210，所述絲線導向器裝置210包括四個絲線導向器圓筒112、114、116、118。絲線管理單元130提供絲線至絲線導向器圓筒112、114、116、118。絲線管理單元130包括供應線圈134，在所述供應線圈134上提供絲線儲存器，所述絲線儲存器可提供幾百千米的絲線。未使用過的絲線230從供應線圈134供應至絲線導向器裝置210。此外，絲線管理單元130包括卷帶繞線管138，在所述卷帶繞線管138上重繞使用過的絲線240。絲線管理單元130可包括進一步的裝置，諸如低慣性滑輪(未圖示)和用于絲線張力調整的張力臂(未圖示)。在一些實施方式中，在張力臂上提供數字編碼器。
[0057]每一絲線導向器圓筒112、114、116、118可連接至馬達單元10，諸如本文公開的(圖4中虛線圖示的馬達單元)。如圖4所圖示的實施方式中，兩個絲線導向器圓筒112、114直接由馬達單元10驅動。
[0058]在操作期間，例如，在鋸切工藝期間，馬達單元10驅動絲線導向器圓筒112、114，使得絲線導向器圓筒圍繞絲線導向器圓筒的縱軸旋轉。因此，絲線網200中的絲線被傳輸至絲線運輸方向215、225上。
[0059]待鋸切的材料(例如，半導體材料塊306 (也稱為硅鑄錠))附接至固持器。舉例來說，塊306可安裝至圖4中未圖示的支撐機構。為了鋸切塊306，朝向絲線網200降低塊306。絲線在絲線運輸方向215、225上以相當大的速度(例如，從10m/s至30m/s，具體介于15m/s和25m/s之間)運輸。在絲線網200的工作區域220中，當塊306經擠壓抵靠絲線網200時，移動絲線磨損半導體材料且因此將塊306鋸切成薄片。在半導體工業中，這類切片可(例如)用作晶片。與每次待鋸切的材料接觸的絲線網中絲線的總長度可稱為有效絲線切割長度。此外，待鋸切的材料降低至絲線網中的速度可稱為材料供應速率。
[0060]圖5圖示根據實施方式的示例性非限制絲鋸裝置100的示意性頂視圖，所述絲鋸裝置100具有兩個絲線導向器圓筒112、114。未圖示待鋸切的物體，諸如如圖4中所圖示的塊306。絲線螺旋地圍繞絲線導向器圓筒112、114纏繞，且在兩個絲線導向器圓筒之間形成平行絲線的絲線網200(也稱為層)。絲線導向器圓筒112、114用合成樹脂層覆蓋且刻有槽，所述槽具有非常精確的幾何形狀和尺寸。槽之間的距離或槽的節距決定相鄰的兩串或兩行絲線之間的間距D1。這一距離Dl也決定絲鋸裝置切割的切片的最大厚度。晶片厚度可在60 μ m和220 μ m之間，而距離Dl則從180 μ m至400 μ m,具體地從300 μ m至360 μ m。根據實施方式的馬達單元10在絲線導向器圓筒112、114各自的軸20的端部21處直接連接至絲線導向器圓筒112、114。圖5中的絲鋸100在一個絲線導向器圓筒112、114處也配備僅一個馬達單元10。
[0061]圖4和圖5中的絲鋸裝置100僅視為根據實施方式的絲鋸裝置100的非限制性示例。其他示例可具有一個至四個絲線導向器圓筒112、114、116、118，且可具有一個至四個馬達單元10。在實施方式中，更高或更低數量的絲線導向器圓筒也可適用。
[0062]盡管上文針對本實用新型的實施方式，然而可設計本實用新型的其他和進一步的實施方式，而不脫離本實用新型的基本范圍，且本實用新型的范圍由隨附權利要求書決定。
【權利要求】
1.一種用于絲鋸裝置的馬達單元，所述馬達單元包含: 外殼(15), 可旋轉地提供于所述外殼(15)中的軸(20)， 具有定子(26)和轉子(27)的馬達(25)，所述定子固定至所述外殼(15)， 其中所述轉子(27)安裝至所述軸(20)且具有與所述軸相同的旋轉軸(A)，且其中所述軸和所述馬達(25)位于所述外殼(15)中。
2.如權利要求1所述的馬達單元，其特征在于，所述馬達單元進一步包含介于所述軸(20)和所述外殼(15)之間提供的至少一個滾動軸承(30、32、34)。
3.如權利要求1或2所述的馬達單元，其特征在于，所述外殼(15)包含用于使用冷卻劑冷卻所述至少一個滾動軸承(30、32、34)的管道(38)。
4.如權利要求1或2所述的馬達單元，其特征在于，所述軸(20)包含用于使用冷卻劑內部冷卻所述軸的至少一個通道(40)。
5.如權利要求1或2所述的馬達單元，其特征在于，所述馬達單元包含具有外環(33)的至少一個滾動軸承(30、32、34)和多個滾動元件(31)，其中所述滾動元件與所述軸(20)直接機械接觸。
6.如權利要求1或2所述的馬達單元，其特征在于，所述可旋轉的軸(20)的至少一個端部(21)從所述外殼(15)中突出，且其中所述軸抵靠所述外殼使用空隙密封件(70)密封。
7.如權利要求1或2所述的馬達單元，其特征在于，所述馬達(25)位于所述軸(20)的第一部分，且其中所述至少一個滾動軸承(30、32、34)位于所述軸(20)的不同部分。
8.如權利要求1或2所述的馬達單元，其特征在于，至少兩個滾動軸承(30、32、34)沿著不同于所述第一部分的所述軸(20)的一部分提供，所述轉子(27)安裝至所述第一部分。
9.如權利要求1或2所述的馬達單元，其特征在于，所述外殼(15)包含內部部分(16)和外部部分(17)，且其中所述內部部分沿著所述外部部分(17)的所述長度的至少一部分突出，且其中用于冷卻劑的管道(38)提供于所述外殼(15)的所述內部部分(16)的外部表面上。
10.如權利要求1或2所述的馬達單元，其特征在于，所述馬達單元進一步包含鄰接于至少一個滾動軸承(30、32、34)提供的至少一個振動傳感器(50)。
11.如權利要求10所述的馬達單元，其特征在于，所述馬達單元進一步包含鄰接于至少一個滾動軸承(30、32、34)提供的至少一個溫度傳感器(55)。
12.如權利要求1或2所述的馬達單元，其特征在于，所述馬達單元進一步包含用于至少一個輥軸承(30、32、34)的涂油系統，所述涂油系統包括至少一個未使用過的油脂管道(82,84)和用于使用過的油脂的至少一個空間(86、88、90)。
13.如權利要求1所述的馬達單元，其特征在于，所述馬達單元進一步包含: 介于所述軸(20)和所述外殼(15)之間提供的至少一個滾動軸承(30)，所述至少一個滾動軸承(30)具有外環(33)和多個滾動元件(31)， 用于使用冷卻劑冷卻所述至少一個滾動軸承(30、32、34)的至少一個管道(38)，所述管道提供于所述外殼(15)中， 用于使用冷卻劑內部冷卻所述軸(20)的至少一個通道(40)， 用于所述至少一個輥軸承(30、32、34)的涂油系統(80)，所述涂油系統(80)包括至少一個未使用過的油脂管道(82、84)和用于使用過的油脂的至少一個空間(86、88、90)。
14.如權利要求13所述的馬達單元，其特征在于，所述滾動元件與所述軸(20)直接機械接觸。
15.如權利要求13或14所述的馬達單元，其特征在于，所述可旋轉的軸(20)的至少一個端部(21)從所述外殼(15)中突出出來，且其中所述軸抵靠所述外殼使用空隙密封件(70)密封。
16.如權利要求13或14所述的馬達單元，其特征在于，至少兩個滾動軸承(30、32、34)沿著不同于所述第一部分的所述軸(20)的一部分提供，所述轉子(27)安裝至所述第一部分。
17.如權利要求13或14所述的馬達單元，其特征在于，所述外殼(15)包含內部部分(16)和外部部分(17)，且其中所述內部部分沿著所述外部部分(17)的所述長度的至少一部分突出，且其中用于冷卻劑的管道(38)提供于所述外殼(15)的所述內部部分(16)的外部表面上。
18.如權利要求1或13所述的馬達單元，其特征在于，所述馬達(25)為扭矩馬達，適用于傳輸至少20Nm的扭矩。
19.一種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求1或2所述的馬達單元(10)。
20.如權利要求19所述的絲鋸裝置，其特征在于，所述絲鋸裝置(100)適用于鋸切硅、石英和藍寶石中的至少一個的塊，從而獲得多個晶片。
21.—種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求3所述的馬達單元(10)。
22.—種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求4所述的馬達單元(10)。
23.—種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求5所述的馬達單元(10)。
24.—種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求6所述的馬達單元(10)。
25.—種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求7所述的馬達單元(10)。
26.—種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求8所述的馬達單元(10)。
27.—種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求9所述的馬達單元(10)。
28.—種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求10所述的馬達單元(10)。
29.—種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求11所述的馬達單元(10)。
30.一種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求12所述的馬達單元(10)。
31.一種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求13所述的馬達單元(10)。
32.一種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求14所述的馬達單元(10)。
33.一種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求15所述的馬達單元(10)。
34.一種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求16所述的馬達單元(10)。
35.一種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求17所述的馬達單元(10)。
36.一種絲鋸裝置，所述絲鋸裝置(100)包含權利要求18所述的馬達單元(10)。
【文檔編號】B28D5/04GK204054378SQ201420375658
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年4月25日
【發明者】A·米塔茲, A·施密特, C·O·布盧姆 申請人:應用材料瑞士有限責任公司