Brevet FR2437278A1 — publié le 19800425

L'invention a pour objet une machine pour scier en tranches un objet, tel que pièce de matériau dur, de grande longueur par rapport à sa section transversale, ledit objet étant fixé, pour l'opération de sciage, sur un porte-objet s'étendant substantiellement sur toute sa longueur, ledit porte-objet étant fixé à une pièce support de la machine, laquelle machine sciant, par tronçons successifs, des pluralités de tranches au moyen d'une nappe de fils abrasifs parallèles par l'effet d'un moyen de poussée réeiproque de la nappe de fil et de l'objet, avec son porte-objet, jusqu' à ce que la nappe de fil ait traversé l'objet tout en laissant au moins une baguette résiduaire du porte-objet réunissant les tranches sciées d'un tronçon. De telles machines, telle qu'il en est décrite une dans la demande de brevet français publiée nO 2 330 510, servent à couper des corps durs, tels des monocristaux, en lames minces de l'ordre du millimètre avec plusieurs centaines de fils abrasifs ou de brins d'un fil abrasif unique de l'ordre de 0,1 mm. Lorsque le sciage d'un tronçon est terminé, il faut retirer de la pièce-support l'objet, avec son porte-objet, en vue de séparer définitivement le tronçon scié, avec la baguette résiduaire, de la partie non sciée de l'objet. Cette opération nécessite donc un desserrage de l'objet, une opération séparée et un remontage de l'objet pour le sciage d'un nouveau tronçon. Cette opération prend du temps, laisse la machine inutilisée, au moins pendant le montage et le démontage et crée un risque important de casse des tranches si minces constituEesR comme c'est généralement le cas, par un matériau très fragile aux chocs. Le but de l'invention est d'éviter un démontage de l'objet entre le sciage de deux tronçons, de telle sorte que, dès que le sciage d'un tronçon est terminé, on puisse le séparer sur place de la partie non sciée, avancer l'objet et remettre immédiatement en route la machine pour le sciage d'un tronçon suivant. Ces buts sont atteints, selon l'invention, dans une machine du type décrit au début, par le fait que, pour séparer, de la partie non sciée de l'objet, chaque tronçon ayant subi l'opération de sciage en une pluralité de tranches, elle comprend un moyen de sciage du porte-objet au droit de la coupure entre ledit tronçon et ladite partie non sciée de l'objet. I1 est avantageux que la pièce support comporte des moyens commandables à action spécifique pour le serrage et le desserrage, d'une part, du porte-objet au droit du tronçon scié et, d'autre part, de la partie non sciée de l'objet. Dans une machine dans laquelle la nappe de fils est constituée par un fil unique déroulé d'une bobine débitrice et enroulé sur une bobine réceptrice après une pluralité de renvois sur une paire de tambours rotatifs entre lesquels il constitue, par une pluralité de brins, la nappe de fils parallèles, il est préféré, selon l'invention, que le moyen de sciage au droit de la coupure entre le susdit tronçon et la partie non sciée de l'objet comprenne des moyens de poussée réciproque de l'objet, avec son porte-objet, et du seul brin ayant pratiqué le sciage entre ledit tronçon et la partie non sciée de l'objet. I1 est avantageux que les moyens de poussée réciproque soient constitués par deux galets combinés avec des moyens de poussée de ces deux galets dans le plan de sciage et en direction du seul brin ayant pratiqué le sciage entre le tronçon ayant subi l'opération de sciage et la partie non sciée de l'objet et que les galets montés déplaçables longitudinalement par rapport à l'objet, depuis une première position effaçant les galets des plans de sciage des fils jusqu'à une deuxième position situant les galets dans le plan de coupe du brin ayant pratiqué le sciage entre le tronçon scié et la partie non sciée de l'objet. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui sera donnée ci-après, uniquement à titre d'exemple, d'un mode de réalisation de l'invention. On se reportera, à cet effet, aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue générale en perspective et simplifiée d'une machine perfectionnée selon l'invention, dont on a ôté, pour la compréhension, le chariot avec ses galets, dont il sera parlé plus loin - la figure 2 est une vue de face, à plus grande échelle, de la partie modifiée selon l'invention, de la machine de la fig. 1, - la figure 3 est une vue de gauche correspondant à la partie représentée à la fig. 1 - la figure 4 est une coupe de la pièce support du porte objet selon le même plan qu'à la fig. 2 - la figure 5 est une vue en coupe de la même pièce selon V de la fig. 3. La figure 1 représente une machine à scier un monocristal de silicium 1 monté collé sur un porte-objet 2, lui-même porté par un support 3. La machine comporte, pour lever ou abaisser cet ensemble, une ou deux colonnes verticales 4 levables et abaissables dans un guide vertical 5 au moyen d'un moteur 6 commandable pas-à-pas. Pendant les phases de sciage, le guide vertical 5 est solidarisé avec le bâti 7 de la machine par un verrouillage, non représenté, mais il est relevable autour d'une articulation, non représentée, pour le changement d'objet, avec son porte-objet. Le bâti 7 de la machine porte une platine avant 8 pour l'entraînement d'un fil 9 de sciage unique déroulé d'une bobine débitrice 10 ou 11 et enroulé sur une bobine réceptrice 11 ou 10, l'une et l'autre pouvant fonctionner à volonté en bobine débitrice ou réceptrice. Des poulies -récupératrices non représentées sont montées chacune sur un bras pivotant autour des axes des bobines 10 et 11 contre la force d'un ressort agissant dans le sens de la tension du fil. Le fil est renvoyé sur deux tambours d'entraînement 13 et 14 d'axes horizontaux parallèles comportant une pluralité de rainures équidistantes disposées circulairement pour le guidage et l'entraînement du fil 9 qui est renvoyé d'un tambour à l'autre, comme s'il était ainsi mouflé, en progressant, dans la partie basse, d'une rainure à chaque tour complet.La machine comporte des moyens d'inversion synchronisée de la rotation des tambours 13 et 14 et de la rotation des bobines réceptrice et débitrice. Une bobine réceptrice, 11 ou 10, est soumise à un couple moteur tendant à enrouler le fil, mais la bobine débitrice 10 ou 11 est également soumise à un couple moteur s'opposant au déroulement, ce couple moteur étant cependant inférieur au couple moteur exercé sur la bobine réceptrice, de telle sorte qu'il en résulte un couple différentiel tendant à bobiner dans le sens choisi. L'entraînement du fil 9 pour le sciage proprement dit est assuré par les tambours 13 et 14 qui, grâce à la tension du fil entre les bobines 10 et 11, agit à la manière d'un cabestan. Pendant la phase de sciage on abaisse le bras vertical, ce qui vient presser l'objet 1 contre la nappe supérieure constituée par le fil 9 entre les deux tambours 13 et 14, d'où une pluralité de traits de coupe 16 sur l'objet 1, qu'on scie jusqu'au porte objet. Jusqu'ici, on n'a fait que décrire sommairement un appareil de type connu. On va décrire maintenant les perfectionnements apportés par l'invention, qu'on comprendra mieux en regard des figures 2 à 5. Le monocristal de silicium étant plus long que la nappe de fils il y a, après chaque operation de sciage, un tronçon, ou partie sciée, 21 et une partie non sciée 22 de l'objet 1. Le but de l'invention est de séparer l'une de l'autre ces deux parties qui sont restées réunies par un résidu de porte objet non scié, sans retirer du support la partie non sciée 22. A cet effet la machine comprend un dispositif de positionnement, qui va être décrit, pour scier complètement in situ le porte objet entre les deux parties 21 et 22 au droit de la coupure entre ces deux parties et à cet endroit seulement. Ce dispositif de positionnement est monté, comme il sera exposé plus loin, sur le support 3 sensiblement au droit du dernier brin 19 de la nappe de fils considérée d'arrière en avant sur la fig. 1 et de gauche à droite sur la fig. 3. Le porte objet 2 est une baguette de verre qui a une section sensiblement trapézoldale présentant une face arrondie 24 en concordance de forme cylindrique tout le long d'un secteur de l'objet cylindrique sur lequel il est collé, comme il est connu en soi. Les trois autres faces sont planes et présentent la configuration d'une demi-queue d'aronde venant prendre place dans une glissière 25 longitudinale de forme sensiblement concordante prévue à la partie inférieure du support 3. Cependant il est prévu que la glissière 25 a un jeu transversal suffisant pour que le porte objet puisse s'engager et se dégager, par basculement autour de l'une de ses arêtes longitudinales, au moins dans la zone de sciage.Pour que le porte-objet soit néanmoins solidement fixé sur son support, il est prévu, dans le support 3, des logements 31 pour des poussoirs 26 disposés transversalement tout le long de ce support. Ces poussoirs 26 tiennent serré le porte-objet dans le sens qui tend à bloquer la demi-queue d'aronde dans la glissière 25, grâce à autant de lames de ressort en épingle à cheveux 27 dont une extrémité, aplatie à cet effet, est engagée dans une rainure 28 prévue à la face supérieure du support 3 et dont l'autre extrémité pousse sur les poussoirs 26. Les poussoirs 26 sont répartis le long du support 3 de façon à serrer fermement le porte objet 2 aussi bien dans la zone de sciage que dans la zone non sciée. Les poussoirs 26 présentent un épaulement 29 de contre poussée débouchant dans un guide cylindrique longitudinal 30 dans lequel débouchent tous les logements 21. Dans le guide cylindrique 30 est logé un arbre de commande 32 présentant une came 33 dont la rotation dans le sens de la flèche f (fig. 2) repousse les poussoirs 26 contre la force des ressorts 27. Les poussoirs 26 de la zone de sciage présentent des épaulements 29 venant normalement presque en butée contre la came 33, tandis que les poussoirs de la zone non sciée ont des épaulements 29 un peu en retrait.De cette façon la rotation de l'arbre 32 dans le sens degagement des poussoirs permettra, lorsque le tronçon scié et la partie non sciée seront séparés l'un de l'autre, de libérer d'un bloc le tronçon scié avec son résidu de porte objet sans libérer pour autant la partie non sciée, mais tout en permettant le coulissement de cette partie non sciée jusqu'à la zone de sciage pour la prochaine opération de sciage. Pour la séparation du tronçon scié, il est prévu un bloc de positionnement 40 rendu solidaire du support 3 au moyen d'une réglette longitudinale coulissante 41 dans une rainure 42 du support 3 et pouvant être ajustée et bloquée longitudinalement par une vis 43. Le bloc de positionnement comprend un moteur 44 et un chariot 45 à déplacement vertical commandé par une came 51 et un doigt excentrique 52. Le chariot 45 présente deux bras écartés 46 s'étendant en oblique vers le bas de part et d'autre du support. Le chariot 45 a une position basse représentée en trait plein sur les figures 2 et 3 et une position haute. A lextrémité de chaque bras 46 est disposé un galet 47 à axe parallèle à ceux des tambours avec une gorge 48 pour un seul brin. Chaque galet 47 est monté sur l'équipage mobile d'un électroaimant 49 pouvant lui faire prendre deux positions écartées l'une de l'autre en translation axiale-par excitation contre la force d'un ressort. I1 est prévu que le bloc de positionnement 40 est fixé de telle sorte que dans la position simultanément non excitée des électroaimants 49 les galets 47 se trouvent exactement sous le dernier fil 19 (trait plein à la fig. 3) et que, dans la position simultanément excitée des électroaimants 49, les galets 47 se trouvent en 47' dans une position effacée des plans de sciage des fils. L'utilisation de la machine de l'invention est très simple. En position de repos le chariot 45 est en position haute et les électroaimants 49 ne sont pas excités (galets hauts et au-dessus du plan de coupe du fil 19). Lorsque l'ensemble mobile du support avec l'objet et le porte-objet s'est déplacé assez bas pour que le porte-objet soit attaqué par les fils après coupe complète de l'objet, il est prévu un cycle à commande manuelle ou automatique. Depuis la position de repos, ou de départ, (trait interrompu sur la fig. 2) les galets sont repoussés hors des plans de sciage par excitation des deux électroaimants 49 (vers la droite de la fig. 3), puis le chariot descend les galets hors de portée des fils jusqu'à la position basse (fig. 3) en dessous du plan des fils de coupe.Là, les électroaimants sont désexcités, dlou retour des galets 47 dans le plan de coupe du dernier fil, après quoi, le chariot remonte en relevant les galets jusqu'à ce qu'ils amènent le fil 19 en 19', c'est-à-dire au-dessus du plan supérieur du porte objet 2, pendant que les tambours entraînent le fil de sciage. A cet effet il est prévu dans le support 3 et luarbre 32 une fente transversale de passage 35. Le porte-objet est ainsi complètement sectionné entre le tronçon scié et la partie non sciée. I1 suffit ensuite d'actionner l'arbre 32 au moyen d'un levier 34 prévu à cet effet pour repousser les poussoirs 26, ce qui permet de récupérer, avec précaution, le tronçon scié, puis d'avancer par translation la partie non sciée. Après ces opérations, les galets sont revenus à leur position de départ. C'est par relèvement du support 3 pour la prochaine opération de sciage que le brin 19 se dégagera du galet 47. Le positionnement du bloc 40 une fois ajusté, il ney aura plus de problème de réglage. Cependant, il est possible de monter à l'extrémité des bras 46 les ensembles galets-électro- aimants sur des curseurs à vis micrométrique REVENDICATIONS 1. Machine pour scier en tranches un objet, tel que pièce de matériau dur, de grande longueur par rapport à sa section transversale, ledit objet étant fixé, pour l'opération de sciage, sur un porte-objet s'étendant substantiellement sur toute sa longueur, ledit porte-objet étant fixé à une pièce support de la machine, laquelle machine sciant, par tronçons successifs, des pluralités de tranches au moyen d'une nappe de fils abrasifs parallèles par l'effet d'un moyen de poussée réciproque de la nappe de fil et de l'objet, avec son porte-objet, jusqu'à ce que la nappe de fil ait traversé l'objet tout en laissant au moins une baguette résiduaire du porte-objet réunissant les tranches sciées d'un tronçon, caractérisée en ce que, pour séparer, de la partie non sciée de l'objet, chaque tronçon ayant subi l'opération de sciage en une pluralité de tranches, elle comprend un moyen de sciage du porte-objet au droit de la coupure entre ledit tronçon (21) et ladite partie non sciée (22) de l'objet (1). 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce support (3) comporte des moyens commandables (26) à action spécifique pour le serrage et le desserrage, d'une part, du porte-objet (2) au droit du tronçon scié (21) et, d'autre part, de la partie non sciée (22) de l'objet (1). 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens commandables pour le serrage et le desserrage du porte-objet sont des poussoirs (26) constituant mâchoires réglables d'une glissière (25) en queue d'aronde et le porte-objet (2) comporte une nervure en concordance de forme avec la glissière. 4. Machine selon la revendication 1, dans laquelle la nappe de fils est constituée par un fil unique déroulé d'une bobine débitrice et enroulé sur une bobine réceptrice après une pluralité de renvois sur une paire de tambours rotatifs entre lesquels il constitue, par une pluralité de brins, la nappe de fils parallèles, caracterisG en ce que le moyen de sciage au droit de la coupure entre le susdit tronçon et la partie non sciée de l'objet comprend des moyens de poussée (47) réciproque de l'objet (1), avec son porte-objet (2), et du seul brin (19) ayant pratiqué le sciage entre ledit tronçon (21) et la partie non sciée (22) de l'objet. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de poussée réciproque sont constitués par deux galets (47) combinés avec des moyens de poussée (45) de ces deux galets dans le plan de sciage et en direction du seul brin (19) ayant pratiqué le sciage entre le tronçon (21) ayant subi l'opération de sciage et la partie non sciée (22) de l'objet (1). 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les galets (47) sont montés déplaçables longitudinalement par rapport à l'objet, depuis une position (47') effaçant les galets des plans de sciage des fils jusqu'à une deuxième position situant les galets dans le plan de coupe du brin ayant pratiqué le sciage entre le tronçon scié et la partie non sciée de l'objet. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que la position de fin de poussée des deux galets (47) coïncide avec leur position de départ d'ot ils subissent un premier déplacement longitudinal par rapport à l'objet les mettant dans la position les effaçant des plans de sciage des fils (9), un déplacement vertical en sens contraire de celui des moyens de poussee, le déplacement longitudinal en sens contraire du précédent et les situant dans le plan de coupe du brin (19). ayant pratiqué le sciage entre le tronçon scié (21) et la partie non sciée (22) de l'objet (1), puis le déplacement de poussée les ramenant en position de fin de poussée. 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que les galets (47) sont portés par des supports montés'à l'extrémité de bras (46) solidaires d'un chariot (45) déplaçable perpendiculairement à la nappe de fils selon la direction de poussée dans l'un et l'autre sens et les supports sont mobiles et commandables en déplacement entre les deux positions des galets. 9. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que les supports sont mobiles et commandables en déplacement entre la position effacée et la deuxième position des galets au moyen d'électroaimants (49).