УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАТЯЖЕНИЯ ДИСКА С ВНУТРЕННЕЙ РЕЖУЩЕЙ КРОМКОЙ Российский патент 2004 года по МПК B28D1/04 

Изобретение относится к устройствам для резки полупроводниковых и диэлектрических монокристаллов, а также других заготовок из твердых хрупких материалов.

Известно устройство для натяжения диска, содержащее корпус, зажимные кольца, втулку, имеющую возможность перемещения вдоль корпуса, и пружины, расположенные между корпусом и втулкой [А.С. СССР №638476, кл. B 28 d 1/04, 1977].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в процессе работы известного устройства в силу циклической усталости снижаются упругие свойства пружин, осуществляющих перемещение втулки и натяжение диска. Это приводит к снижению осевой жесткости диска, что снижает качество отрезанных пластин.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является устройство для натяжения диска с внутренней режущей кромкой, включающее корпус с дном и смонтированную в нем втулку с приводом ее перемещения вдоль корпуса, расположенным между торцом втулки и дном корпуса, и установленные на корпусе зажимные кольца для крепления диска, причем привод перемещения втулки выполнен в виде эластичной камеры, поверхность которой, обращенная к торцу втулки, имеет отверстие для заполнения камеры жидкостью [А.С. СССР №1006242, кл. B 28 d 1/04, 1983], и принятое за прототип.

К первой причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что натяжение диска осуществляется путем дозированного заполнения эластичной камеры жидкостью в зависимости от скорости резания (частоты вращения диска). При необходимости разрезания заготовок при других режимах резания оператор вынужден прекращать процесс резания и производить переналадку - добавлять или, наоборот, уменьшать количество жидкости в эластичной камере.

Ко второй причине относится то, что при использовании известного устройства с течением времени и под действием сил резания в силу циклической усталости натяжение диска ослабевает. Поэтому оператору периодически приходится производить регулировку его натяжения, что снижает эффективность работы известного устройства.

Сущность изобретения заключается в следующем. Разрезание заготовок из хрупких неметаллических материалов производят алмазными отрезными дисками, которые имеют малую толщину (порядка 0,1-0,15 мм). Для придания диску необходимой жесткости его натягивают на барабан отрезного станка. В процессе резки натяжение отрезного диска с течением времени и под действием сил резания ослабевает. Поэтому диск необходимо периодически подтягивать, что делает особенно актуальной проблему создания устройств для автоматической регулировки натяжения дисков в процессе их работы.

Технический результат - автоматизация регулировки натяжения дисков в процессе их работы.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что устройство для натяжения диска с внутренней режущей кромкой содержит корпус с дном и смонтированную в нем втулку с приводом ее перемещения вдоль корпуса, расположенным между торцом втулки и дном корпуса, и установленные на корпусе зажимные кольца для крепления диска, причем привод перемещения втулки выполнен в виде эластичной камеры, поверхность которой, обращенная к торцу втулки, имеет отверстие для заполнения камеры жидкостью.

Особенность заключается в том, что качестве жидкости используют магнитную жидкость, а в дно корпуса, соосно ему, встроена индукционная катушка.

Использование в качестве жидкости магнитной жидкости позволяет изменять ее форму в зависимости от напряженности магнитного поля на 20-40% [Б.М. Берковский и др. Магнитные жидкости. - М.: Химия, 1989, с.170], а значит управлять перемещением втулки, осуществляющей натяжение диска в процессе резания.

Размещение в дне корпуса индукционной катушки позволяет изменять в необходимых пределах напряженность магнитного поля, пронизывающего магнитную жидкость, оказывая воздействие на положение содержащихся в ней магнитных частиц, меняя ее форму, что приводит к реализации автоматического управления перемещением втулки, а следовательно, и процессом натяжения диска, не прерывая его работы.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого устройства для натяжения диска с внутренней режущей кромкой. Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков, представлении их во взаимосвязи либо изменении их вида.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертежах представлено: на фиг.1 - общий вид предлагаемого устройства; на фиг.2 - предлагаемое устройство с магнитной жидкостью в момент первоначального натяжения диска; на фиг.3 - то же в момент подтяжки диска.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Устройство для натяжения диска с внутренней режущей кромкой состоит из корпуса 1, на котором установлены зажимные кольца 2 и 3 с расположенным между ними диском 4 с внутренней режущей кромкой 5 и винты 7. Между полотном диска и торцевой поверхностью корпуса 1 расположена втулка 6, которая имеет возможность смещаться в осевом направлении относительно корпуса 1. Между торцевыми поверхностями корпуса 1 и втулки 6 установлена эластичная (например, из мягкой резины) камера 8 с отверстием 9 для заполнения камеры магнитной жидкостью 11. В дно корпуса 1 встроена индукционная катушка 10 (фиг.1). Токоподводящая система для катушки 10 на фиг.1 условно не показана.

Устройство работает следующим образом. Предварительно устанавливают диск 4 и закрепляют его при помощи колец 2, 3 и винтов 7. Устанавливают собранное устройство на шпиндель отрезного станка (например, “Алмаз-4”) и приводят его во вращение с частотой, обусловленной требуемыми режимами отрезки (обычно в пределах 2000-4000 об/мин). После этого подают во внутреннюю полость камеры 8 магнитную жидкость в количестве, необходимом для создания определенного усилия натяжения диска 4, возникающего в силу того, что в центробежном поле в жидкости появляется гидростатическое давление (фиг.2). С течением времени, под действием силы резания натяжение диска 4 ослабевает, и для его подтяжки оператор, не прерывая процесс резания, подает постоянное напряжение на индуктивную катушку 10. Возникший в катушке магнитный поток пронизывает внутреннюю полость камеры 8, заполненную магнитной жидкостью, и вызывает изменение свойств магнитной жидкости. Магнитные частички, содержащиеся в жидкости, ориентируются вдоль силовых линий магнитного поля, изменяя форму объема, занимаемого жидкостью, и ее вязкость. Эти изменения в зависимости от напряженности магнитного поля могут достигать 20-40% [Б.М. Берковский и др. Магнитные жидкости. - М.: Химия, 1989, с.170]. За счет изменения формы объема и вязкости магнитная жидкость оказывает дополнительное воздействие на втулку 6, которая, перемещаясь в осевом направлении, подтягивает диск 4, переводя его из положения I в положение II (фиг.3).

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого устройства для натяжения диска с внутренней режущей кромкой следующей совокупности условий:

- устройство для натяжения диска с внутренней режущей кромкой, воплощающее заявляемое изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в микроэлектронной промышленности, а именно на операциях резки полупроводниковых и диэлектрических монокристаллов, а также других заготовок из твердых хрупких материалов;

- подтверждена возможность осуществления заявленного устройства для натяжения диска с внутренней режущей кромкой в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- устройство для натяжения диска с внутренней режущей кромкой, воплощающее заявляемое изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к устройствам для резки полупроводниковых и диэлектрических монокристаллов, а также других заготовок из твердых хрупких материалов. Техническим результатом является автоматизация регулировки натяжения дисков в процессе их работы. Для этого устройство содержит корпус с дном и смонтированную в нем втулку с приводом ее перемещения вдоль корпуса, расположенным между торцом втулки и дном корпуса, и установленные на корпусе зажимные кольца для крепления диска. Причем привод перемещения втулки выполнен в виде эластичной камеры, поверхность которой, обращенная к торцу втулки, имеет отверстие для заполнения камеры жидкостью. В качестве жидкости используют магнитную жидкость, а в дно корпуса, соосно ему, встроена индукционная катушка. 3 ил.

Устройство для натяжения диска с внутренней режущей кромкой, содержащее корпус с дном и смонтированную в нем втулку с приводом ее перемещения вдоль корпуса, расположенным между торцом втулки и дном корпуса, и установленные на корпусе зажимные кольца для крепления диска, причем привод перемещения втулки выполнен в виде эластичной камеры, поверхность которой, обращенная к торцу втулки, имеет отверстие для заполнения камеры жидкостью, отличающееся тем, что в качестве жидкости используют магнитную жидкость, а в дно корпуса соосно с ним встроена индукционная катушка.