DE1106431B - Verfahren und Einrichtung zur Material-bearbeitung mittels Ladungstraegerstrahl - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen oder bei der Herstellung von Gravuren oder Klischees besteht die Aufgabe, die Oberfläche eines sehr kleinen Bauelementes sehr genau zu bearbeiten. Diese Bearbeitung soll zudem aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sehr schnell erfolgen.

Dem vorliegenden Verfahren liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß solche Oberflächenbearbeitungen mit großem Vorteil mittels eines Ladungsträgerstrahles vorgenommen werden können. Wird dieser Strahl nach einem vorgegebenen Muster gesteuert, so können mit seiner Hilfe sehr genaue Bearbeitungen auch sehr kleiner Bauelemente vorgenommen werden, wobei diese Bearbeitung sehr schnell erfolgt.

Ein nach einem vorgegebenen Muster gesteuerter Ladungsträgerstrahl kann nicht nur zur reliefartigen Bearbeitung von Oberflächen verwendet werden, sondern es können mit seiner Hilfe auch besonders geformte Fräsungen und Bohrungen hergestellt und besondere Probleme der Schweißtechnik gelöst werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bearbeitung eines Objektes nach einem gewünschten Muster mit Hilfe eines Ladungsträgerstrahles und dabei insbesondere das Verfahren und die Einrichtung zur Steuerung des Ladungsträgerstrahles.

Es ist bekannt, mittels eines Ladungsträgerstrahles Löcher gewünschter Form in eine sehr dünne Folie einzubrennen. Zu diesem Zweck wird der Ladungsträgerstrahl mittels eines Ablenksystems abgelenkt, oder es wird bei feststehendem Strahl das zu bearbeitende Werkstück bewegt.

Zur Herstellung von Löchern gewünschter Form in verhältnismäßig dicken Materialien ist vorgeschlagen worden, einen entsprechend fokussierten Ladungsträgerstrahl einmal oder mehrmals über die dieses Loch begrenzende Linie zu führen. Ein solches Verfahren bringt infolge der kontinuierlichen Energieeinstrahlung thermisch bedingte Nachteile mit sich, welche insbesondere in einem unerwünschten Aufschmelzen der Randbezirke begründet sind.

Sollen bei den bekannten Vorrichtungen Löcher einer bestimmten Form hergestellt werden, so ist es notwendig, nach entsprechender Wahl der strahlbegrenzenden Blenden entweder eine dieser Form angepaßte Spannung an die Ablenksysteme zu legen oder die Ablenkspannungen von Hand zu regeln. Dies bringt den, Nachteil mit sich, daß die Bearbeitung relativ langsam erfolgt und zudem nur sehr schwierig an verschiedene Programme anzupassen ist. Es ist auch bekannt, einen Ladungsträgerstrahl in vorge^ gebener Weise über ein zu bearbeitendes Werkstück zu führen, wobei die Steuerung der Strahlintensität und der Positionierung des Strahles über eine Steuer-Verfahren und Einrichtung zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl

Anmelder:
Fa. Carl Zeiss, Heidenheim/Brenz

Dipl.-Ing. Fritz Schleich, Unterkochen (Württ.),

und Dietrich Hoffmeister, Oberkochen (Württ.),

sind als Erfinder genannt worden

einrichtung erfolgt, welche ihrerseits von einem Magnetband-Programmspeicher gesteuert wird. Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß sie universell verwendbar ist. Ihr Nachteil ist, daß sie einen sehr hohen Aufwand erfordert, welcher nicht für alle Bearbeitungsprobleme gerechtfertigt ist.

Das vorliegende Verfahren vermeidet alle die angeführten Nachteile und bringt darüber hinaus noch eine Reihe von wesentlichen Vorteilen mit sich. Das Verfahren ist in weiten Grenzen anwendbar, d. h., es erlaubt eine Materialbearbeitung nach einer unbegrenzt großen Anzahl von gewünschten Mustern. Darüber hinaus erlaubt die Einrichtung der vorliegenden Art die weitgehende Verwendung handelsüblicher Bauelemente, so daß der zu ihrem Aufbau notwendige Aufwand relativ gering ist.

Das vorliegende Verfahren zur Bearbeitung eines Objektes nach dem gewünschten Muster mit Hilfe eines Ladungsträgerstrahles besteht gemäß der Erfindung darin, daß das Muster bildmäßig festgelegt und diese Vorlage mittels einer Fernsehkamera aufgenommen wird und daß die zur Steuerung des Abtaststrahles der Fernsehaufnahmeröhre dienenden Ablenksignale zugleich zur synchronen Ablenkung des Ladungsträgerstrahles über das zu bearbeitende Objekt und die von der Fernsehkamera gelieferten Videosignale zur Steuerung der Intensität des auf das Objekt auf treffenden Ladungsträgerstrahles dienen. Der zur Materialbearbeitung dienende Ladungsträgerstrahl schreibt also auf dem zu bearbeitenden Objekt einen Raster, welcher mit dem vom Abtaststrahl der Fernsehaufnahmeröhre geschriebenen. Raster synchronisiert ist. Die von der Fernsehkamera gelieferten Videosignale entsprechen der Hell-Dunkel-Verteilung in der zu übertragenden Vorlage. Mittels dieser Impulse wird die Intensität des Ladungsträgerstrahles gesteuert, so daß also dieser Strahl die Hell-Dunkel-

109580/351

I ΓΟ6431

Verteilung der Vorlage auf· das zu bearbeitende Objekt überträgt. Es ist ohne weiteres möglich, das Verfahren so auszubilden, daß Hellwerte der zu übertragenden Vorlage Hellwerten des Ladungsträgerstrahles entsprechen, d. h. also, daß an diesen Stellen eine Materialbearbeitung stattfindet. Ebenso ist es möglich, das Verfahren so auszubilden, daß Hellwerte der zu übertragenden Vorlage Dunkelwerten des Ladungsträgerstrahles entsprechen.

Das Verfahren erlaubt es, die von den Übertragungs- und/oder Ablenkelementen hervorgerufenen Fehler ohne weiteres zu kompensieren. Dazu ist es lediglich erforderlich, die zu übertragende Vorlage so auszubilden, daß sie diese Fehler mit negativen Vorzeichen enthält.

Bei der Anwendung des Verfahrens zum Profilfräsen eines Objektes ist es zweckmäßig, die nach diesem Profil gestaltete Vorlage so auszubilden, daß der Ladungsträgerstrahl beim Fräsvorgang den Profilrändern mehr Energie zuführt wie dem zwischen diesen Rändern gelegenen Gebiet. Durch diese Maßnahme gelingt es, die bei der Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl auftretenden thermodynamischen Verhältnisse so auszunutzen, daß die Erzielung eines guten Bearbeitungsergebnisses gesichert ist.

Zur Erzielung eines guten Bearbeitungsergebnisses ist es in manchen Fällen auch vorteilhaft, das zu bearbeitende Profil nicht in einem Zuge mit dem Ladungsträgerstrahl abzufahren, sondern den Bearbeitungsvorgang in mehrere aufeinanderfolgende Schritte aufzuspalten. Dies wird bei dem Verfahren dadurch erreicht, daß beim Bearbeitungsvorgang die Fernsehkamera schnell hintereinander mehrere Vorlagen abtastet, welche so ausgestaltet sind, daß die Bearbeitung in mehreren den thermischen Forderungen angepaßten Schritten erfolgt.

Das Verfahren kann neben den schon erwähnten Bearbeitungszwecken mit besonderem Vorteil auch zur Lösung spezieller Probleme der Schweiß- oder Löttechnik verwendet werden. Es ist bekannt, zwei Werkstücke mittels eines Ladungsträgerstrahles miteinander zu verschweißen oder zu verlöten, wobei der Strahl entlang der Schweißstelle geführt wird. Soll nun z. B. eine undurchsichtige Deckplatte mit einem darunterliegenden Bauelement beliebiger Gestalt verschweißt werden, so ist es erforderlich, den Ladungsträgerstrahl entsprechend den Konturen des Bauelementes auf der Deckplatte zu führen. Dies wird zweckmäßig dadurch erreicht, daß eine Röntgen-Durchstrahlungsaufnahme der zu verschweißenden Bauteile als Bildvorlage für die Fernsehkamera verwendet wird. In diesem Fall wird also der Ladungsträgerstrahl entsprechend der durch die Röntgenaufnahme gegebenen Vorlage so gesteuert, daß er nur dann Energie abgibt, wenn unterhalb seines Auftreffpunktes auf der Deckplatte das andere Bauelement liegt.

Eine besonders vorteilhafte Einrichtung zur Ausübung des vorliegenden Verfahrens besteht aus einem an sich bekannten Gerät zur Materialbearbeitung mit Ladungsträgerstrahlen, welches mit einer an sich bekannten Fernsehanlage kombiniert ist. Eine solche Fernsehanlage besteht beispielsweise aus einer Zentrale und einer Fernsehkamera. Die Zentrale synchronisiert die Ablenkströme für die Fernsehaufnahmeröhre und für ein mit der Zentrale verbundenes Sichtgerät. Die Fernsehkamera selbst liefert über die Zentrale zu diesem Sichtgerät die Videosignale, welche der Hell-Dunkel-Verteilung in dem zu übertragenden Bild entsprechen. Bei der vorliegenden Vorrichtung ist nun ein die abzubildende Vorlage beleuchtendes Gerät vorgesehen, vor welchem die Fernsehkamera angeordnet ist. Der die Ablenkströme liefernde Ausgang der Zentrale der Fernsehanlage ist mit den Ablenkspulen des zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl dienenden Gerätes gekoppelt, während der die Videosignale liefernde Ausgang der Zentrale mit den die Strahlintensität des Ladungsträgerstrahles bestimmenden Elementen gekoppelt ist.

ίο Sollen sämtliche Grauwerte der zu übertragenden Vorlage in entsprechende Intensitätswerte des zur Materialbearbeitung dienenden Ladungsträgerstrahles umgesetzt werden, so ist es zweckmäßig, den das Videosignal liefernden Ausgang der Zentrale über einen Verstärker und einen Hochspannungs-Isoliertransformator mit der Wehneltelektrode des Strahlerzeugungssystems des Ladungsträgerstrahlgerätes zu koppeln.

In vielen Fällen genügt es durchaus, wenn lediglich Schwarzweiß signale auf das Ladungsträgerstrahlgerät übertragen werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, innerhalb des Ladungsträgerstrahlgerätes, und zwar in Strahlrichtung gesehen, hinter dem Strahlerzeugungssystem zwei Blenden vorzusehen, zwischen denen ein Ablenksystem angeordnet ist. Der das Videosignal liefernde Ausgang der Zentrale der Fernsehanlage ist dann in diesem Fall über einen Verstärker so mit diesem Ablenksystem gekoppelt, daß der Ladungsträgerstrahl nur dann durch die öffnung der unteren Blende fällt, wenn der Fernseh-Abtaststrahl auf ein zu übertragendes Bildelement trifft.

Zur Lösung spezieller Aufgaben und zur Erfüllung der thermodynamischen Bedingungen beim Fräsen von Profilen ist es vorteilhaft, den Ladungsträgerstrahl im Ruhezustand so abzulenken, daß er nicht durch die untere Blende trifft. Weiterhin ist in diesem Fall die Ausgangsspannung des zur Verstärkung der Videosignale dienenden Verstärkers so groß gewählt, daß der Ladungsträgerstrahl beim Auftreten eines Videosignals so weit aus der Ruhelage abgelenkt wird, daß er nach Überstreichen der Blendenöffnung wieder auf die Blende auftrifft und somit gesperrt ist. Es wird also hier erreicht, daß beispielsweise bei der Übertragung einer strichförmigen Vorlage lediglich an den Kanten dieses Striches Ladungsträgerstrahlimpulse auf das zu bearbeitende Objekt auftreffen. Es tritt somit eine Häufung der Energiedichte an den Rändern der Bearbeitungsstelle auf.

Zur Übertragung reiner Schwarzweißwerte von der Fernsehanlage zum Ladungsträgerstrahlgerät ist es zweckmäßig, vor dem das Videosignal verstärkenden Verstärker ein elektrisches Steuerglied einzuschalten, welches beim Auftreten eines Videosignals einen Steuerimpuls konstanter Amplitude liefert.

Die mit dem Ladungsträgerstrahlgerät gekoppelte Fernsehanlage kann entsprechend den gegebenen Betriebsbedingungen an Stelle einer Zentrale und einer Fernsehkamera auch aus einer Zentrale und einem an sich bekannten Femseh-Diaabtaster oder aus einer Zentrale und einem an sich bekannten Filmabtaster bestehen.

Zur Erzielung guter Bearbeitungsergebnisse ist es vorteilhaft, die Bildwechselfrequenz der Fernsehaufnahmeelemente kleiner als 25 Bilder je Sekunde zu wählen.

Die Erfindung wird an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein gemäß der Erfindung aufgebautes Gerät zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl

nach einem vorgegebenen Muster in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Gerätes gemäß der Erfindung,

Fig. 3 einen Teil des in Fig. 2 dargestellten Gerätes in vereinfachter Darstellung,

Fig. 4 a eine zu übertragende Vorlage,- :

Fig. 4 b das mit einem Gerät nach Fig. 2 von der Vorlage der Fig. 4 a vom Ladungsträgerstrahl auf dem zu bearbeitenden Objekt geschriebene Bild.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Vakuumgefäß bezeichnet, in welchem ein aus der Kathode 2, dem Wehneltzylinder 3 und der Anode 4 bestehendes Strahlerzeugungssystem angeordnet ist. Zur weiteren Formung des Elektronenstrahles 5 dient eine Blende 6, welche mit- ig tels der Knöpfe 7 und 8 justiert werden kann. Eine elektromagnetische Linse 9, deren Stromversorgungsgerät mit 16 bezeichnet ist, dient zur Fokussierung des Elektronenstrahles auf das zu bearbeitende Werkstück 11. Das Werkstück 11 ist in einer ebenfalls unter Vakuum stehenden Kammer 13 auf einem Tisch 12 angeordnet, welcher mittels der beiden Spindeln 14 und 15 in der senkrecht zur Strahlrichtung liegenden Ebene in zwei zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen verschoben werden kann.

Zwischen der elektromagnetischen Linse 9· und dem Werkstück 11 ist ein elektromagnetisches Ablenksystem 10 angeordnet, welches zur Ablenkung des Elektronenstrahles 5 in der senkrecht zur Strahlrichtung liegenden Ebene dient. Das Ablenksystem 10 besteht beispielsweise aus vier jeweils um 90° gegeneinander versetzten elektromagnetischen Spulen. Diese Spulen sind so ausgebildet, daß sie bei Zuführung entsprechender Ablenkströme, beispielsweise sägezahnförmiger Ablenkströme, den Elektronenstrahl 5 so ablenken, daß er einen verzeichnungsfreien Raster auf der Oberfläche des Werkstückes 11 schreibt.

Im Gerät 17 wird eine Hochspannung von beispielsweise 100 kV erzeugt und mittels eines mit einem Erdmantel versehenen Hochspannungskabels dem Gerät 18 zugeführt. Dieses Gerät dient zur Erzeugung der regelbaren Heizspannung und der regelbaren Wehneltzylinderspannung. Diese Spannungen werden über ein mit einem Erdmantel versehenes dreiadriges Hochspannungskabel 19 in den ölgefüllten Behälter 20 eingeführt. Die beispielsweise auf —100 kV liegende Heizspannung wird direkt der Kathode 2 zugeleitet. Die Wehneltzylinderspannung von beispielsweise — 101 kV wird durch den Isolatoransatz der Sekundärwicklung des Hochspannungs-Isoliertransformators 21 zugeführt und gelangt von dort aus direkt zum Wehneltzylinder 3. Die Wehneltzylinderspannung ist so eingestellt, daß im Ruhezustand das Strahlerzeugungssystem gesperrt ist.

In den ölgefüllten Behältern 20 ragt der Isolatoransatz 23 des das Strahlerzeugungssystem tragenden Isolators, das dreiadrige Hochspannungskabel 19 sowie der Isolatoransatz des Hochspannungs-Isoliertransf ormators 21.

Der Hochspannungs-Isoliertransformator 21 besteht zweckmäßig aus einem Ringkern feiner Lamination, welcher die Primärwicklung trägt. Dieser Ringkern ist in ringförmig vergossenes Gießharz eingebettet, wobei der Gießharzring die Sekundärwicklung des Transformators trägt. Die Primär- und Sekundärwicklung des Transformators 21 sind somit hochspannungsmäßig voneinander isoliert, d. h., die Sekundärwicklung kann auf der dem Strahlerzeugungssystem zugeführten Hochspannung liegen, während die auf dem Gießharzring angeordnete Primärwicklung auf Erdpotential liegt.

Mit 27 ist eine Fernsehkamera bezeichnet, welcher von der Zentrale 28 die notwendigen Betriebsspannungen zugeführt werden. Das von der Kamera 27 gelieferte Videosignal gelangt zur Zentrale 28 und wird dort verstärkt. Die Zentrale 28 liefert über die Leitung 29 die zur Zeilenablenkung dienenden Ablenkströme, während über die Leitung 30 die zur Ablenkung in Bildrichtung dienenden Ablenkströme geliefert werden. Über die Leitung 31 gelangt das verstärkte Videosignal zu einem Sichtgerät 32, welchem auch die notwendigen Ablenkströme zugeführt werden. Das Sichtgerät 32 liefert also das von der Fernsehkamera 27 aufgenommene Bild.

Die Ablenkströme werden einem Verstärker 34 zugeführt und gelangen von dort zu den Ablenkspulen des Ablenksystems 10. Die Videosignale werden einem Verstärker 33 zugeführt und gelangen von dort zur Primärwicklung des Isoliertransformators 21.

Die Wirkungsweise des hier dargestellten Gerätes ist folgende:

Mittels einer Lampe 25 und eines optischen Systems 26 wird ein Bild 24 beleuchtet, welches auf das Werkstück 11 übertragen werden soll. Das Bild 24 wird von der Fernsehkamera 27 in elektrische Signale umgesetzt, welche ihrerseits im Sichtgerät 32 wieder in Bildsignale umgesetzt werden. Über die Leitungen 29 und 30 werden die Ablenkströme dem Ablenksystem zugeführt, so daß also der Elektronenstrahl 5 auf der Oberfläche des Werkstückes 11 einen Raster schreibt, welcher genau dem vom Abtaststrahl der Fernsehaufnahmeröhre geschriebenen Raster entspricht. Liefert die Fernsehkamera 27 ein Videosignal, so wird dieses über den Verstärker 33 dem Isoliertransformator 21 zugeführt. Über diesen Transformator gelangt das Videosignal zur Wehneltelektrode 3 und setzt entsprechend seiner Stärke die Vorspannung dieser Elektrode herab. Dadurch wird das Strahlerzeugungssystem entsperrt, und es gelangt ein Elektronenstrahl 5, dessen Intensität durch die Größe des Videosignals festgelegt ist, zum Werkstück 11. An der durch die dem Ablenksystem 10 zugeführten Ablenkströme festgelegten Stelle ruft der Elektronenstrahl 5 einen Bearbeitungseffekt hervor.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Intensität des auf das Werkstück 11 auf treffen den Ladungsträgerstrahles von der Amplitude des Videosignals abhängt. Aus diesem Grunde gelingt es, mit der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung die Werkstückoberfläche reliefartig zu bearbeiten.

Das zu übertragende Bild 24 ist beispielsweise in Fig. 4 a dargestellt. Wie diese Figur zeigt, besteht das Bild aus einem hellen Linienzug 35 auf dunklem Untergrund. Bei der Übertragung des Bildes auf das Werkstück 11 wird also auf der Werkstückoberfläche eine Bearbeitungsfigur erzeugt, welche genau dem Linienzug 35 des Bildes 24 entspricht. Die Bearbeitung kann dabei beispielsweise in einer schichtweisen Abtragung des Materials bestehen.

Soll die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung nicht zur Übertragung von Grauwerten verwendet werden, so wird vor den Verstärker 33 ein z. B. aus einem Thyratron bestehendes Steuerglied 36 geschaltet, welches beim Auftreten eines Videosignals beliebiger Stärke einen Impuls konstanter Amplitude liefert. An Stelle des Thyratrons kann auch eine an sich bekannte Schaltung zur Begrenzung der Amplituden der Videoimpulse auf einen konstanten Wert vorgesehen sein.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäß der Erfindung sind an Stelle der in Fig. 1 mit 6 bezeichneten Blenden hinter

der Anode 4 zwei Blenden 37 und 38 angeordnet, weiche mittels der Knöpfe 39, 40, 41 und 42 justierbar sind. Mit der oberen Blende 37 ist ein Ablenkplattenpaar 43 verbunden, welches zur Ablenkung des Elektronenstrahles 5 über die untere Blende 38 dient.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das im Verstärker 33 verstärkte Videosignal direkt dem Ablenkplattenpaar 43 zugeführt. Dieses Ablenkplattenpaar liegt nicht auf Hochspannung, so daß also in diesem Fall der Hochspannungs-Isoliertransformator 21 entfällt.

Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, wird im Ruhezustand, d. h. also bei Ausbleiben eines Videosignals, mittels eines Gerätes 44 an das Ablenkplattenpaar 43 eine solche Spannung angelegt, daß der Elektronenstrahl 5 nicht durch die Öffnung 45 der Blende 38 trifft. Beim Auftreten eines Videosignals wird der Elektronenstrahl 5 mittels des Ablenkplattenpaares 43 so abgelenkt, daß er, wie in Fig. 2 dargestellt, durch die öffnung 45 der Blende 38 fällt und somit auf das zu bearbeitende Werkstück 11 auftrifft. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, gelingt es mit der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung bei der angegebenen Wahl der Ablenkspannungen lediglich Schwarzweißsignale zu übertragen.

Es ist möglich und in vielen Fällen vorteilhaft, die Ausgangsspannung des Verstärkers 33 so groß zu wählen, daß der Elektronenstrahl 5 beim Auftreten eines Videosignals so weit aus der in Fig. 3 dargestellten Ruhelage abgelenkt wird, daß er nach Überstreichen der Blendenöffnung 45 wieder auf die Blende 38 auftrifft und somit gesperrt ist. In diesem Fall werden also beim Übertragen eines strichförmigen Bildes lediglich an den Bildrändern Ladungsträgerstrahlimpulse ausgelöst.

Wird mit dem beschriebenen Übertragungsverfahren beispielsweise das in Fig. 4a dargestellte Bild 24 auf das Werkstück 11 übertragen, so schreibt der Elektronenstrahl 5 auf der Werkstückoberfläche 11 (Fig. 4b) einen Linienzug 46, welcher lediglich aus den Randlinien des Bildes 35 besteht. Dazu ist es allerdings erforderlich, das Bild 24 so anzubringen, daß sich der Abtaststrahl der Fernsehaufnahmeröhre in Pfeilrichtung darüberbewegt.

Durch die in Fig. 4b ersichtliche Energiekonzentration an den Rändern der Bearbeitungsstelle wird den thermodynamischen Bedingungen der Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl Rechnung getragen. Es entsteht in diesem Fall eine gleichmäßige Bearbeitung auch des Gebietes innerhalb der Randlinie 46, da die eingestrahlte Energie durch Wärmeleitung bevorzugt in dieses Gebiet gelangt.

Es ist auch mit der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung möglich, den thermodynamischen Bedingungen Rechnung zu tragen. Zu diesem Zweck ist es lediglich erforderlich, dem Bild 24 die in Fig. 4b dargestellte Form einer geschlossenen Randlinie 46 zu geben. Bei der Übertragung des Bildes auf die Oberfläche des Werkstückes 11 entsteht sodann aus den oben angegebenen Gründen eine Bearbeitungsspur, welche dem Linienzug 35 der Fig. 4 a entspricht.

Eine weitere Anpassung an die thermodynamischen Bedingungen der Materialbearbeitung ist dadurch möglich, daß nicht nur ein einzelnes Bild 24 verwendet wird, sondern daß mehrere entsprechend den speziellen Bedingungen ausgebildete Vorlagen nacheinander zur Übertragung kommen. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, das in Fig. 1 dargestellte Gerät zur Beleuchtung des Bildes 24 und die Fernsehkamera 27 durch eine an sich bekannte Fernseh-Filmabtastanlage zu ersetzen. Mittels einer solchen Anlage können schnell aufeinanderfolgende Bilder mit höchster Genauigkeit abgetastet und auf das Werkstück 11 übertragen werden.

In den Fig. 1 und 2 wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit eine Fernsehkamera 27 und ein Gerät zur Beleuchtung des zu übertragenden Bildes 24 gezeichnet. Es ist natürlich möglich, diese Elemente durch einen handelsüblichen Fernseh-Diaabtaster zu ersetzen.

Werden an Stelle einer zu übertragenden Vorlage mehrere den thermodynamischen Bedingungen des Bearbeitungsverfahrens angepaßte Vorlagen verwendet, welche beispielsweise in Form eines Filmbandes vorliegen, so gelingt es, mit der vorliegenden Einrichtung auch Fräsungen oder Bohrungen mit größeren Eindringtiefen herzustellen.

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bearbeitung eines Objektes nach einem gewünschten Muster mit Hilfe eines Ladungsträgerstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster bildmäßig festgelegt und diese Vorlage mittels einer Fernsehkamera aufgenommen wird und daß die zur Steuerung des Abtaststrahles der Fernsehaufnahmeröhre dienenden Ablenksignale zugleich zur synchronen Ablenkung des Ladungsträgerstrahles über das zu bearbeitende Objekt und die von der Fernsehkamera gelieferten Videosignale zur Steuerung der Intensität des auf das Objekt auf treffenden Ladungsträgerstrahles dienen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu übertragende Vorlage so ausgebildet wird, daß sie die von den Übertragungs- und/oder Ablenkelementen hervorgerufenen Fehler mit negativen Vorzeichen enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere in der Anwendung zum Profilfräsen eines Objektes, dadurch gekennzeichnet, daß die nach diesem Profil gestaltete Vorlage so ausgebildet wird, daß der Ladungsträgerstrahl beim Fräsvorgang den Profilrändern mehr Energie zuführt wie dem zwischen diesen Rändern gelegenen Gebiet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bearbeitungsvorgang durch die Fernsehkamera schnell hintereinander mehrere Vorlagen abgetastet werden, welche so ausgestaltet sind, daß die Bearbeitung in mehreren den thermischen Forderungen angepaßten Schritten erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 in der Anwendung zum Verschweißen einer undurchsichtigen Deckplatte mit einem darunterliegenden Bauelement beliebiger Gestalt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Röntgen-Durchstrahlungsaufnahme der zu verschweißenden Teile als Bildvorlage für die Fernsehkamera verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Anwendung zur reliefartigen Bearbeitung von Oberflächen.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein die abzubildende Vorlage beleuchtendes Gerät sowie durch die Kopplung des die Ablenkströme liefernden Ausgangs der Zentrale einer an sich bekannten, aus dieser Zentrale und einer Fernsehkamera bestehenden Fernsehanlage mit den Ablenkspulen eines an sich bekannten Gerätes zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl und die Kopplung des das Videosignal liefernden Aus-

gangs der Zentrale mit den die Strahlintensität bestimmenden Elementen des Ladungsträgerstrahlgerätes.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der das Videosignal liefernde Ausgang der Zentrale über einen Verstärker und einen Hochspannungs-Isoliertransformator mit der Wehneltelelektrode des Strahlerzeugungssystems des Ladungsträgerstrahlgerätes gekoppelt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß das Ladungsträgerstrahlgerät ein zwischen zwei in Strahlrichtung gesehen hinter dem Strahlerzeugungssystem angeordneten Blenden vorgesehenes Ablenksystem enthält und daß der das Videosignal liefernde Ausgang der Zentrale der Fernsehanlage über einen Verstärker so mit diesem Ablenksystem gekoppelt ist, daß der Ladungsträgerstrahl nur dann durch die untere Blende fällt, wenn der Fernseh-Abtaststrahl auf ein zu übertragendes Bildelement trifft.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Ruhezustand eine solche Vorspannung an dem zwischen den Blenden gelegenen Ablenksystem liegt, daß der Ladungsträgerstrahl nicht durch die untere Blende trifft.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des zur Verstärkung der Videosignale dienenden Verstär-

kers so groß gewählt ist, daß das Videosignal den Ladungsträgerstrahl so weit aus der Ruhelage ablenkt, daß er nach Überstreichen der Blendenöffnung wieder auf die Blende auftrifft und somit gesperrt ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verstärker und Hochspannungs-Isoliertransformator ein elektrisches Steuerglied eingeschaltet ist, welches beim Auftreten eines Videosignals einen das Strahlerzeugungssystem des Ladungsträgerstrahlgerätes entsperrenden Impuls liefert.

13. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Fernsehkamera ein an sich bekannter Fernseh-Diaabtaster vorgesehen ist.

14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 und Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur fernsehmäßigen Abtastung des Filmes ein an sich bekannter Fernseh-Filmabtaster vorgesehen ist.

15. Einrichtung nach den Ansprüchen 7, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwechselfrequenz der Fernsehaufnahmeelemente kleiner als 25 Bilder je Sekunde gewählt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 938 681, 1 034 786.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 580/351 5.61