DE102005024474A1 - Electrolytically etching a cavity in the surface of a workpiece, especially for measuring inherent internal stresses, comprises repeatedly etching and measuring the cavity from beneath - Google Patents
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-
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung jeweils nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The The invention relates to a method and a device, respectively according to the generic term of the independent Claims.
Aus
der
Nachteilig bei dem geschilderten Verfahren ist, das vor jeder Durchführung der Messung die Maskierung entfernt und im allgemeinen für den weiteren Materialabtrag erneut aufgebracht werden muss. Ferner erweist sich der Einsatz der Lasertechnik in diesem Zusammenhang aufwendig, da zur Gewährleistung eines ausreichend genauen 2-D-Linienschriebs eine genaue Spurlegung erforderlich ist.adversely in the described method is that before each of the Measure the masking away and generally for the rest Material removal must be reapplied. Furthermore, it turns out the use of laser technology in this context consuming because to guarantee a sufficiently accurate 2-D line plot, accurate tracking is required.
Ausgehend von dem angegebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, mit denen auf einfache Weise abhängig von aktuellen Messwerten von zumindest einem geometrischen Parameter ein kontrollierter Materialabtrag möglich ist.outgoing from the cited prior art, it is the object of the present invention Invention, a generic method as well as a generic device to create, with those in a simple way dependent on current readings of at least one geometric parameter a controlled material removal possible is.
Das Verfahren sowie die Vorrichtung gemäß der Erfindung können besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Ausnehmungen in einer Oberfläche eines Werkstücks zur so genannten zerstörungsfreien Messung von Eigenspannungen mittels Röntgendiffraktion, Neutronendiffraktion oder Ultraschall eingesetzt werden. Unter Eigenspannungen werden hier Spannungen innerhalb eines Werkstücks verstanden, die ohne äußere Belastung bestehen und den Betriebsspannungen überlagert sind.The Method and the device according to the invention can be particularly advantageous in the production of recesses in a surface of a workpiece to the so-called non-destructive Measurement of residual stresses by X-ray diffraction, neutron diffraction or ultrasound. Under residual stresses are here Stresses within a workpiece understood without external stress exist and the operating voltages are superimposed.
Erfindungsgemäß wird das Werkstück in zumindest einer Ätz-Position positioniert und die Oberfläche in einem für die Ätzgrube vorgesehenen Bereich geodätisch von unten mittels eines lokalen Spülprozesses mit dem Elektrolyten in Kontakt gebracht, wobei in diesem Bereich ein Materialabtrag der Oberfläche erfolgt. Das Werkstück kann auch nacheinander in mehr als einer Position verschiedenen Ätzpositionen positioniert werden. Die Verwendung eines lokalen Spülprozesses erlaubt es, den Materialabtrag ohne Verwendung einer auf der Oberfläche des Werkstücks aufgebrachten Maskierung durchzuführen. Es erübrigt sich daher auch eine Entfernung einer derartigen Maskierung von dem Werkstück bei wiederholten Messungen. In einer anderen Ausführungsform wird ein Ätzfenster durch eine Markierungsschicht definiert. Da die Oberfläche von unten mittels des lokalen Spülprozesses mit den Elektrolyten in Kontakt gebracht wird, erfolgt unter dem Einfluss der Schwerkraft in diesem Bereich eine gewisse Selbstreinigung der Oberfläche, wodurch die anschließende Messung des oder der geometrischer Parameter erleichtert wird. Da die Messung von geodätisch unten erfolgt, ist eine vereinfachte, insbesondere auch automatische Werkstückmanipulation während des Verfahrens erreichbar.According to the invention workpiece in at least one etching position positioned and the surface in a for the etching pit provided geodetic area from below by means of a local flushing process with the electrolyte brought in contact with, in this area a material removal of the surface he follows. The workpiece can also successively different etching positions in more than one position be positioned. The use of a local flushing process allows the removal of material without using one on the surface of the workpiece perform applied masking. Therefore, one is unnecessary Removal of such masking from the workpiece when repeated Measurements. In another embodiment becomes an etching window defined by a marking layer. Because the surface of down by means of the local flushing process is brought into contact with the electrolytes, takes place under the influence of gravity in this area some self-cleaning of the Surface, whereby the subsequent Measurement of the or the geometric parameters is facilitated. There the measurement of geodesic below is a simplified, especially automatic Workpiece manipulation during the Method achievable.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are dependent claims as well as the description and the drawing.
Vorteilhaft erfolgt eine absolute Höhenmessung der Oberfläche im Bereich der Ätzgrube, wobei keine Bezug auf ungeätzte Randbereiche des Werkstücks genommen wird.Advantageous an absolute height measurement takes place the surface in the area of the etching pit, with no reference to unetched Edge areas of the workpiece is taken.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine taktile Messung der oder des geometrischen Parameters der Ätzgrube vorgenommen. Hierbei wird eine Information über die betreffenden Parameter durch direktes Berühren des Innenbereichs der Ätzgrube gewonnen. Eine derartige taktile Messung kann beispielsweise mit einem induktivem oder piezoelektrischen Sensor erfolgen.In a preferred embodiment The invention will be a tactile measurement of the or the geometric Parameters of the etching pit performed. This is an information about the relevant parameters by direct contact the interior of the etching pit won. Such a tactile measurement can, for example, with an inductive or piezoelectric sensor.
Ferner kann auch eine optische Messung, beispielsweise mittels eines Lasers vorgenommen werden.Furthermore, an optical measurement, for example by means of a laser, can also be carried out become.
Der lokale Spülprozess umfasst vorzugsweise eine Spülfontäne des Elektrolyten, insbesondere in der Art eines Ätzstrahls. Es sind auch andere Formen des Spülprozesses denkbar, beispielsweise durch Besprühen aus einer Düse.Of the local flushing process preferably comprises a rinsing fountain of the electrolyte, in particular in the manner of an etching beam. There are also other forms of flushing conceivable, for example by spray from a nozzle.
Verfahrensmäßig ist es günstig, wenn das Werkstück vor und/oder nach einer Messung in einer Reinigungsposition positioniert und mit einem Reinigungsmedium zumindest im Bereich der Ätzgrube in Kontakt gebracht wird, damit die Messgenauigkeit sowie die Effektivität des Materialabtrags erhöht wird.Procedural is it cheap, if the workpiece positioned before and / or after a measurement in a cleaning position and with a cleaning medium at least in the region of the etching pit is brought into contact with it, thus the measuring accuracy as well as the effectiveness of the material removal elevated becomes.
Zur Bildung einer Ätzgrube mit vorgegebenen geometrischen Parametern ist es zweckmäßig, wenn der aktuelle Messwert des oder der geometrischen Parameter mit einem Sollwert verglichen und der Materialabtrag solange erfolgt, bis der Sollwert erreicht ist.to Formation of an etching pit with given geometric parameters, it is expedient if the current measured value of the geometric parameter (s) with a Target value compared and the removal of material takes place until the setpoint is reached.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt zur Herstellung einer Ätzgrube, die zur Messung einer Einspannung des Werkstücks verwendet wird. Derartige Ätzgruben können eine Größe von cirka 1 cm2 und eine Tiefe bis zu 500 μ aufweisen.The method according to the invention is preferably used to produce an etching pit which is used to measure a clamping of the workpiece. Such etch pits may have a size of about 1 cm 2 and a depth of up to 500 μ.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Ätzgerät, eine Messeinrichtung und eine Transporteinrichtung, wobei das Werkstück mittels der Transporteinrichtung zwischen dem Ätzgerät und der Messeinrichtung bewegbar ist. Das Werkstück ist im Bereich des Ätzgeräts in einer Ätzposition positionierbar oder wird in diesem Bereich positioniert. Die Oberfläche des Werkstücks wird im Bereich der vorgesehenen Ätzgrube geodätisch zum unten mittels eines lokalen Spülprozesses in Kontakt mit dem Elektrolyten gebracht, wobei in diesem Bereich ein Materialabtrag vorgesehen ist. Im Bereich der Messeinrichtung ist das Werkstück in einer Messposition positioniert bzw. es ist in diesem Bereich positionierbar, wobei geodätisch von unten zumindest ein geometrischer Parameter der Ätzgrube, vorzugsweise eine Ätztiefe messbar ist oder gemessen wird.The inventive device includes an etching device, a Measuring device and a transport device, wherein the workpiece by means of the transport device between the etching device and the measuring device movable is. The workpiece is in an etching position in the area of the etching device positionable or positioned in this area. The surface of the workpiece becomes geodetically in the area of the intended etching pit down by means of a local flushing process brought into contact with the electrolyte, being in this range a material removal is provided. In the area of the measuring device is the workpiece positioned in a measuring position or it is in this area positionable, being geodesic from below at least one geometrical parameter of the etch pit, preferably an etching depth is measurable or measured.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Transporteinrichtung einen Schrittmotor mit dem eine präzise Positionierung des Werkstücks möglich ist.In a preferred embodiment According to the invention, the transport device comprises a stepping motor with the one precise Positioning of the workpiece possible is.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie den zugehörigen Zeichnungen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are independent from its summary in the claims of the following description and the associated Drawings to take.
Hierbei zeigtin this connection shows
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist ein Werkstück
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst ferner eine Messeinrichtung
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist ferner eine Transporteinrichtung
Optional
weist die Vorrichtung ferner eine Reinigungsstation
Um
eine möglichst
genaue Manipulation des Werkstücks
Zur Bildung einer Ätzgrube wird folgendermaßen verfahren.
- 1. Das Werkstück
1 wird in die Halterung des Transportmoduls6a eingespannt. Zur Durchführung einer Nullmessung wird das Werkstück in dem Bereich der Messeinrichtung5 positioniert und es wird geodätisch von unten zumindest ein geometrischer Parameter der Ätzgrube gemessen. Mit dieser Messung wird ein Referenzwert festgelegt. Vorzugsweise wird eine Referenzhöhe der Oberfläche gemessen; der Fortschritt des Materialabtrags bzw. die Tiefe der Ätzgrube wird dann durch eine absolute Höhenmessung beurteilt. Dies entspricht einer Entfernungsmessung zwischen dem Boden der Ätzgrube und einem Nullwert des Sensors. Eine relative Höhenmessung bei dem die Ätzgrube bzw. die Tiefe der Ätzgrube gegenüber dem ungeätzten Rand der Ätzgrube gemessen wird, kann damit vermieden werden. Es versteht sich, dass in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine relative Höhenmessung vorgenommen werden kann. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, eine Referenzhöhe festzulegen. - 2. In einem weiteren Schritt wird das Werkstück
1 über der Reinigungseinrichtung7 positioniert und mit einem Reinigungsmedium, beispielsweise Alkohol zumindest im Bereich der Ätzgrube in Kontakt gebracht bzw. abgespült. Anschließend wird die Oberfläche des Werkstücks1 zumindest im Bereich der Ätzgrube mit Pressluft trocken geblasen. - 3. Anschließend
wird das Werkstück
1 zum Ätzgerät4 bewegt. Um einen guten Kontakt zwischen Elektrolyt und Werkstück zu gewährleisten wird ein Spülprozess ohne Ätzspannung für eine vorgegebene Zeit beispielsweise 5 Sekunden eingesetzt. Anschließend wird eine Ätzspannung angelegt und der elektrochemische Materialabtrag gestartet. Die den Materialabtrag bestimmenden Parameter wie Ätzspannung und Ätzstrom werden von dem Steuermodul8 bestimmt. Die Ätztiefe wird durch die Zeit bestimmt, während der die Spülfontäne den Elektrolyten in Kontakt mit dem Bereich der Oberfläche des Werkstücks bringt, der für die Ätzgrube vorgesehen ist. Die Querschnittfläche der Ätzgrube wird durch den Bereich bestimmt, der von der Spülfontäne erfasst wird. Für eine bessere Festlegung der Ätzgrube kann eine Maskierungsschicht mit einem Ätzfenster auf der Oberfläche des Werkstücks1 verwendet werden. Es versteht sich, dass statt einer Spülfontäne auch ein anderer lokaler Spülprozess beispielsweise ein Besprühen mit Elektrolyt von der Erfindung umfasst wird. - 4. Anschließend
wird das Werkstück
1 im Bereich der Reinigungseinrichtung7 positioniert und die Oberfläche mit Alkohol abgespült und anschließend mit Pressluft trocken geblasen. - 5. Anschließend
wird das Werkstück
1 im Bereich der Messeinrichtung5 in einer Messposition positioniert und geodätisch von unten der oder die geometrischen Parameter der Ätzgrube gemessen. Vorzugsweise wird eine Höhenmessung vorgenommen. Für den Fall, dass eine absolute Höhenmessungen verwendet wird, wird eine Differenz zur Referenzmessung ermittelt. Ein weiterer Materialabtrag erfolgt in Abhängigkeit von dem aktuellen Messwert. - 6. Zur Bildung einer Ätzgrube mit einer vorbestimmten Ätztiefe wird der aktuelle Messwert der Ätztiefe mit einem entsprechenden Sollwert verglichen und der Materialabtrag solange fortgesetzt bis der Sollwert erreicht wird. Vorzugsweise werden hierzu die Schritte 1 bis 5 wiederholt.
- 1. The workpiece
1 gets into the holder of the transport module6a clamped. To perform a zero measurement, the workpiece is in the area of the measuring device5 positioned and it is geodetically measured from below at least one geometric parameter of the etching pit. This measurement is used to set a reference value. Preferably, a reference level of the surface is measured; the progress of the material removal or the depth of the etching pit is then assessed by an absolute height measurement. This corresponds to a distance measurement between the bottom of the etching pit and a zero value of the sensor. A relative height measurement in which the etching pit or the depth of the etching pit is measured relative to the unetched edge of the etching pit can thus be avoided. It is understood that in a further embodiment of the invention, a relative height measurement can be made. In this case, it is not necessary to set a reference altitude. - 2. In a further step, the workpiece
1 over the cleaning device7 positioned and brought into contact with a cleaning medium, for example alcohol at least in the region of the etching pit or rinsed. Subsequently, the surface of the workpiece1 blown dry with compressed air, at least in the area of the etching pit. - 3. Subsequently, the workpiece
1 to the etching device4 emotional. In order to ensure good contact between the electrolyte and the workpiece, a rinsing process without etching voltage is used for a predetermined time, for example 5 seconds. Subsequently, an etching voltage is applied and the electrochemical material removal is started. The material removal determining parameters such as the etching voltage and the etching current are provided by the control module8th certainly. The etch depth is determined by the time during which the irrigation fountain brings the electrolyte into contact with the area of the surface of the workpiece intended for the etch pit. The cross-sectional area of the etch pit is determined by the area that is detected by the irrigation fountain. For a better definition of the etching pit, a masking layer with an etching window on the surface of the workpiece1 be used. It is understood that instead of a rinsing fountain, another local rinsing process, for example, spraying with electrolyte of the invention is included. - 4. Subsequently, the workpiece
1 in the area of the cleaning device7 positioned and rinsed the surface with alcohol and then blown dry with compressed air. - 5. Subsequently, the workpiece
1 in the field of measuring equipment5 Positioned in a measuring position and geodetically measured from below or the geometrical parameters of the etching pit. Preferably, a height measurement is made. In the event that an absolute height measurement is used, a difference to the reference measurement is determined. Another material removal takes place depending on the current measured value. - 6. To form an etching pit with a predetermined etch depth, the current measured value of the etch depth is compared with a corresponding desired value and the removal of material continues until the desired value is reached. Preferably, steps 1 to 5 are repeated for this purpose.
- 11
- Werkstückworkpiece
- 22
- Wannetub
- 2a2a
- Elektrolytelectrolyte
- 33
- SpülfontäneSpülfontäne
- 44
- Ätzgerätetcher
- 55
- Messeinrichtungmeasuring device
- 66
- Transporteinrichtungtransport means
- 6a6a
- Transportmodultransport module
- 6b6b
- Transportschienetransport rail
- 77
- Reinigungsstationcleaning station
- 88th
- Steuermodulcontrol module
- 99
- Steuereinheitcontrol unit
- 1010
- PCPC
- 1111
- Monitormonitor
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510024474 DE102005024474A1 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Electrolytically etching a cavity in the surface of a workpiece, especially for measuring inherent internal stresses, comprises repeatedly etching and measuring the cavity from beneath |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510024474 DE102005024474A1 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Electrolytically etching a cavity in the surface of a workpiece, especially for measuring inherent internal stresses, comprises repeatedly etching and measuring the cavity from beneath |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005024474A1 true DE102005024474A1 (en) | 2006-11-30 |
Family
ID=37387730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200510024474 Withdrawn DE102005024474A1 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Electrolytically etching a cavity in the surface of a workpiece, especially for measuring inherent internal stresses, comprises repeatedly etching and measuring the cavity from beneath |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102005024474A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109957831A (en) * | 2019-04-10 | 2019-07-02 | 福建工程学院 | A kind of electrobrightening and residual stress detect integrated device |
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EP0598771B1 (en) * | 1991-08-14 | 1997-06-11 | Stelco Inc. | Method for electrolytically etching metals to reveal internal quality |
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2005
- 2005-05-24 DE DE200510024474 patent/DE102005024474A1/en not_active Withdrawn
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