DE1521706C - Verfahren zur automatischen Regelung der Fördergeschwindigkeit von zu ätzenden Gegenständen und Ätzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Regelung der Fördergeschwindigkeit von kontinuierlich durch eine Ätzkammer geführten, eine abzuätzende Metallschicht aufweisenden Gegenständen in Abhängigkeit von der Metallentfernung.

Bei einem diskontinuierlichen Ätzverfahren ist es bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift 1162 161), mit dem eigentlichen Gegenstand ein Vergleichsmuster mitzuätzen und aus dem Ätzgrad des Vergleichsmusters eine Steuergröße zu gewinnen, die die Ätzung zu einem bestimmten Zeitpunkt beendet. Bei dem bekannten Ätzverfahren muß also jedem Gegenstand ein besonderes Vergleichsmuster zugeordnet werden, um den Ätzgrad individuell überwachen zu können. Das bekannte Verfahren eignet sich also nur dort, wo Einzelstücke in einem Ätzbad behandelt werden sollen. Bei der kontinuierlichen Ätzung einer größeren Anzahl - von Gegenständen läßt sich das bekannte Verfahren nicht einsetzen, weil es zu komplizierten Schalt- und Regelanordnungen führen würde. Außerdem läßt sich eine Überätzung bei dem bekannten Verfahren nur dadurch durchführen, daß nach Erscheinen des die Durchätzung anzeigenden Steuersignals die Ätzung für eine vorbestimmte Zeit fortgesetzt wird. Während dieser zusätzlichen Zeit kann z. B. eine Abnahme der Wirkung des Ätzmittels nicht mehr berücksichtigt werden.

Ziel der Erfindung ist somit ein Verfahren der eingangs genannten Gattung, bei dem eine gleichmäßige Ätzung aller zugeführten Gegenstände auch über längere Zeiträume auf wirtschaftliche Weise gewährleistet ist. Insbesondere soll auch eine gezielte Überätzung in der Weise möglich sein, daß auch beim Nachlassen der Wirkung des Ätzmittels der gewünschte Überätzungsgrad erhalten bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß auf einem mit der Fördergeschwindigkeit durch die Ätzkammer laufenden, durchgehenden Metallband die Lage der Metall-Durchbruchsbegrenzung festgestellt und eine Steuergröße gebildet wird, die entsprechend der .Versetzung der Durchbruchsbegrenzung von ihrem Sollwert nach vorn oder hinten die Fördergeschwindigkeit verringert bzw. erhöht. Auf diese Weise erfolgt eine jeder Änderung der Ätzbedingungen sofort Rechnung tragende stetige Regelung der Fördergeschwindigkeit, d.h. der Ätzwirkung auf die Gegenstände statt. Besonders vorteilhaft ist diese Regelungsmethode im Fall gewünschter Überätzungen, weil im Falle eines Nachlassens der Wirkung des Ätzmittels auf Grund der herabgesetzten Fördergeschwindigkeit die Überätzungszeit ebenfalls verlängert wird, so daß nicht nur während des Abätzens der Metallschicht stets gleiche Bedingungen vorliegen, sondern auch während der sich an das vollständige Wegätzen der Metallschicht anschließenden Überätzungsperiode.

Sofern die zu ätzenden Gegenstände in aneinandergereihter Form ein durchgehendes Metallband bilden, ist es zweckmäßig, die Lage der Metall-Durchbruchsbegrenzung dieses Bandes als Maß für den Ätzgrad zu verwenden.

Liegt bei den zu ätzenden Gegenständen jedoch kein durchgehendes Metallband vor, so sieht die Erfindung vor, daß das Metallband ein durch die Ätzkammer mit den zu ätzenden Gegenständen geführter Teststreifen ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens mit einer Ätzkammer und einem motorisch angetriebenen, die Gegenstände durch die Ätzkammer führenden Förderer.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Geschwindigkeit des Förderers stufenweise regelbar und sind entlang dem durchgehenden Metallband mehrere auf den Metalldurchbruch ansprechende Meßköpfe hintereinander angeordnet, welche an eine Regelschaltung angeschlossen sind, die beim Durchlaufen der Metalldurchbruchsbegrenzung unter einem Meßkopf in Förderrichtung die Geschwindigkeit um eine Stufe herabsetzt und entgegen der Förderrichtung um eine Stufe erhöht. Eine besonders sichere Regelung ist möglich, wenn sechs Meßköpfe vorgesehen sind.

Um im Falle extremer Verhältnisse jede Schädigung der zu ätzenden Gegenstände zu vermeiden, sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, daß die Ätzung unterbrochen wird, wenn die Metalldurchbruchsbegrenzung sich vor dem ersten oder hinter dem letzten Meßkopf befindet.

Bevorzugt besteht jeder Meßkopf aus einer auf das Metallband scheinenden Lampe und einer das durch das Band hindurchtretende Licht empfangenden Fotozelle. Lampe und Fotozelle können seitlich außerhalb der Ätzkammer angeordnet sein, wobei von der Lampe und der Fotozelle zu gegenüberliegenden Seiten des Metallbandes Lichtleitstäbe führen.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist jeder Meßkopf durch zwei hintereinander angeordnete, auf dem Metallband aufliegende Schleifkontakte gebildet. Die Meßköpfe können bevorzugt an die einzelnen Geschwindigkeitsstufen des Förderers schaltende Relais angeschlossen sein.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine proportionale Geschwindigkeitssteuerung gestattet, ist so ausgebildet, daß im Bereich der Sollage der Metalldurchbruchsbegrenzung auf der einen Seite des Metallbandes eine Lichtquelle und auf der anderen Seite eine in Förderrichtung ausgedehnte fotoelektrische Empfangseinrichtung vorgesehen sind, welche die Geschwindigkeit des Förderers proportional der empfangenen Lichtmenge steuert. Die fotoelektrische Empfangseinrichtung weist vorzugsweise eine mit einem länglichen Empfangsbereich versehene, sich verjüngende Lichtleitplatte auf, an deren Schmalseite eine Fotozelle angeordnet ist.

An dem Ausgang der fotoelektrischen Einrichtung kann vorzugsweise eine Spannungsteilerschaltung angeschlossen sein. Vorteilhafterweise ist der Eingang eines den Förderermotor speisenden Verstärkers an die Null-Anzapfung gelegt.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß zwischen den Meßkopf und die Regelschaltung eine Differenzierstufe geschaltet ist.

Die Lichtleitstäbe sind vorzugsweise quer zur Förderrichtung verschiebbar ausgebildet.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt Fig.l eine Vorderansicht einer kontinuierlichen Ätzmaschine gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie H-II der Fig.l,

F i g. 3 eine geschnittene Draufsicht nach Linie IH-III der Fig. 2,

Fig. 4 eine teilweise perspektivische Ansicht des Gegenstandes der Fi g. 3, verbunden mit einem Blockschaltbild der elektrischen Steuerung, die

Fig. 5 und 6 geschnittene Seitenansichten der zwischen Fotozellen hindurchgeführten Metallbänder mit darunter befindlichen Spannungsdiagrammen der Fotozellen,

F i g. 7 eine Geschwindigkeits-Zeit-Kurve des Förderers der kontinuierlichen Ätzmaschine nach Fig. 1,

Fig. 8, 9 und 10 ähnliche Ansichten wie die F i g. 5 und 6, jedoch mit einer abgewandelten Meßvorrichtung,

Fig. 11 eine Ansicht entsprechend der Fig. 4, bei der jedoch das schematische Diagramm die elektrische Steuerschaltung einer derartigen abgewandelten Meßvorrichtung zeigt,

F i g. 12 eine schematische Ansicht einer kontinuierlich arbeitenden Steuerung gemäß der Erfindung,

Fig. 13 eine Eichkurve des lichtemfindlichen Teils der Schaltung nach Fig. 12 und

F i g. 14 eine Schnittansicht im vergrößerten Maßstab nach LinieXIV-XIV der Fig. 12.

Nach F i g. 1 weist eine Ätzmaschine 20 des Sprühätztyps eine Beladungsstation 22 und eine Entladungsstation 24 auf. Die ungeätzten Gegenstände 25 a werden an der Beladungsstation 22 auf einen kontinuierlich laufenden Förderer 26 aufgebracht. Sie werden von diesem durch die Ätzzone 28 eines Sprühkammerkastens 30, durch einen Spülabschnitt 32, der eine oder mehrere Sprühspülkammern aufweist, und dann zur Entladungsendstation 24 befördert, von der die geätzten Gegenstände 25 d entnommen und einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Die vorderen und hinteren Gruppen 34 der oberen Sprühdüsen, die in dem Sprühkammerkasten 30 angebracht sind, entleeren sich nach unten in der Ebene des Förderers 26, und die vorderen und hinteren Gruppen 36 der unteren Sprühdüsen entleeren sich nach oben in der Ebene des Förderers. Die letzteren Düsen werden verwendet, falls die Arbeitsstücke eine Ätzung von beiden Seiten erfordern. Vorzugsweise sind zwei elektrische Pumpeneinheiten 38 und 40 zur Lieferung des Ätzmittels vorgesehen, wodurch es möglich ist, daß die oberen Düsengruppen 34 eine Lieferquelle haben, die von der unteren Gruppe 36 getrennt steuerbar ist, für den Fall, daß Arbeitsstücke einseitig bearbeitet werden sollen.

Von einem Ätzmittelvorrat 42 in einem Tank in dem unteren Teil des Sprühkammerkastens 30 saugen die elektrischen Pumpeneinheiten 38 und 40 das Ätzmittel durch getrennte Filter 44 in die Saugseite 46 der Pumpen. Die Pumpen der Einheiten sind vorzugsweise Zentrifugalpumpen mit einem säurewiderstandsfähigen Kunststoffrotor. Die Abgabeseite einer jeden Pumpe ist in geeigneter Weise an die von dieser Pumpe belieferte Düsengruppe angeschlossen.

Ein Antrieb mit veränderlicher Geschwindigkeit für den Förderer 26 umfaßt eine in einem Steuerkasten 48 angeordnete Geschwindigkeitssteuerung xind einen elektrischen Antriebsmotor 50, der an einer Stütze des Rahmens 52 der Ätzmaschine an einem Punkt geringfügig unterhalb der Beladungsendstation 22 angebracht ist. Die Welle des Motors 50 trägt ein kleines Kettenrad, welches über eine Kette 54 mit einem anderen Kettenrad 56 verbunden ist, um die angetriebenen Schwingbalken 58 des Förderers 26 zu bewegen.

Der Steuerkasten 48 ist durch übliche elektrische Schaltungen an die elektrischen Pumpeneinheiten 38 und 40, den Motor 50, einer Serie nicht dargestellter solenoidgesteuerter Kühlspulen, die in dem unteren Teil des Tanks 42 des Sprühkammerkastens 30 angeordnet sind, und an eine elektrische Heizspule 59 angeschlossen, die in dem unteren Teil des Tanks angeordnet ist. Falls das von den Gegenständen abzuätzende Metall Kupfer ist, ist ein geeignetes Ätzmittel in dem Tank eine wäßrige Eisenchloridlösung. Für optimale Ergebnisse wird die Temperatur von den Kühlspulen öder der Heizspule 59 reguliert. An dem vorderen oder hinteren Teil der Maschine

ίο 20 ist entlang der Bahn der Gegenstände in der Ätzzone 28 ein Meßkopf 60 an einer Station vorgesehen, so daß er nahe dem Ende der Ätzzone angeordnet ist. Eine Plattform 62 stützt den Kopf 60 in einer horizontalen Ebene und ist mittels der Hänger 64 aufgehängt, die von den Konsolen 66 herabhängen, welche oben an dem Sprühkammerkasten 30 angebracht sind. Der Meßkopf 60 ist an die Geschwindigkeitssteuerung innerhalb des Steuerkastens 48 angeschlossen, so daß er den Fördererantriebsmotor 50 in einer noch zu beschreibenden Weise steuert. Zwei nicht dargestellte Tafeln sind jeweils an dem hinteren und vorderen Teil der Maschine so angeordnet, daß sie im Abstand von und an der gegenüberliegenden Seite des Meßkopfes 60 angeordnet sind. Die Tafeln sind auf longitudinalen, sich horizontal erstreckenden Schienen gleitbar angebracht, um einen Zugang zu dem Meßkopf, wenn dieser in die Ätzzone eintritt, und zu den Gegenständen innerhalb der Maschine zu schaffen; sie sind in geeigneter Weise abgedichtet, um ein Lecken zu verhindern. Vorzugsweise bestehen die Tafeln aus einem transparenten, dem Ätzmittel gegenüber widerstandsfähigen Kunststoff, so daß sowohl die Bewegung der Gegenstände wie auch die Tätigkeit der Sprühdüsen beobachtet werden können, wenn die Maschine in Betrieb ist.

Geeignete, nicht dargestellte Labyrinthdichtungen oder -verschlüsse sind um den Förderer 26 an dem Einlaß zur Ätzzone und in einer abgedeckten Brücke 68 zwischen der Ätzzone und dem Spülabschnitt 32 angebracht, um ein Entweichen des Ätzmittels zu verhindern. In gleichartiger Weise ist eine nicht dargestellte Abdichtung oder ein Verschluß an der Auslaßseite des Sprühspülabschnitts 32 vorgesehen, um ein Übertragen des Spülwassers zu verhindern, welches sonst von der Ätzmaschine überspritzen könnte.

Nach F i g. 2 trägt der Meßkopf 60 eine Reihe von Einrichtungen, von denen eine allgemein bei 70 angedeutet ist. Eine in jeder Einrichtung 70 befindliche Lampe 72 wird mit Wechselstrom von einer nicht dargestellten Stromquelle gespeist und leuchtet durch das innere Ende des horizontalen Teiles einer transparenten, das Licht übertragenden Kunststoffstange 74. Eine Fotozelle 76 ist so in bezug auf das •innere Ende eines horizontalen Teiles einer entsprechend symmetrisch angeordneten transparenten, das Licht übertragenden Kunststoffstange 78 angeordnet, daß sie das Licht empfängt. Die Stangen oder Stäbe 74 und 78 springen seitlich von dem Kopf 60 durch die Abdichtungen 80 in der benachbarten Wand des Sprühkammerkastens 30 vor und weisen rechtwinklige Krümmungen auf, so daß ihre Enden 82 an Punkten liegen, die in einer gemeinsamen vertikalen, longitudinalen Ebene angeordnet sind und die in einem nahen Abstand entgegengesetzten Seiten eines hindurchgehenden Gegenstandes gegenüberliegen, der allgemein mit 25 bezeichnet ist.

Der Förderer 26 weist einen Rollentisch auf, der von den Schwingbalken 58 angetrieben wird, die an den entgegengesetzten Seiten des Förderers angeordnet sind und sich jeweils in einer endlosen geschlossenen Bahn bewegen. Eine Folge von Querreihen von Rollen 84 ist vorgesehen, von denen jede Reihe an einer Triebachse 86 befestigt ist, die an dem einen Ende mit dem Schwingbalken 58 mittels einer Kurbel 88 verbunden ist. Die beförderten Gegenstände bewegen sich in einer horizontalen Ebene in Längsrichtung durch die Ätzzone 28 entlang der Oberseiten der Rollen 84. Jede Rolle 84 besteht aus Kunststoff und weist einen abgeschrägten Umfang auf, der eingekerbt ist, um einen Satz von am Umfang angeordneten Zähnen 90 zu schaffen. Feste winkelförmige Führungen 92 halten jeden der Gegenstände 25 in einer festgelegten Bewegungsbahn, so daß sie ständig in Längsrichtung ausgerichtet sind.

In die von einer festen Plattform 62 getragenen Bügel oder Konsolen 96 ist eine Einstellschraube 94 geschraubt, die einen reduzierten Abschnitt 98 aufweist, welcher in einem von dem Meßkopf 60 getragenen Bügel 100 gelagert ist. Mittels eines Rändelkopfes 102 an der Schraube 94 wird der Meßkopf 60 quer zur Bahn der Gegenstände 25 so eingestellt, daß die Enden 82 der Einrichtungen 70 in die gemeinsame vertikale longitudinale Ebene bewegt werden, wie es in bezug auf die nahe Kante der Gegenstände 25 erwünscht ist.

In F i g. 3 ist die Richtung der Bewegung der Gegenstände durch einen Pfeil angedeutet und es werden unterschiedliche Indizes benutzt, um die jeweiligen aufeinanderfolgenden Gegenstände 25 b und 25 c zu bezeichnen. In gleichartiger Weise werden unterschiedliche Indizes verwendet, um die aufeinanderfolgenden Meßeinrichtungen 70 a, 70 b, 70 c, 70 d 7Oe und 70/ innerhalb des Meßkopfes 60 zu bezeichnen. Jede Fotozelle 76 erzeugt ein Stromsignal, welches über die Leiter 104 geleitet wird und in seiner Größe oder in seinem Betrag davon abhängt, ob die Fotozelle beleuchtet oder verdunkelt ist.

In der vereinfachten Darstellung nach Fig. 4 deutet die gestrichelte Teilungslinie 106 den Übergangspunkt an, der an dem hinteren Teil des Gegenstandes 25 c auftritt, wo der Gegenstand von seinem nicht abgeätzten Zustand umwechselt, wie es von dem vollständigen Gegenstand 25 b beispielsweise gezeigt ist, der links von der Linie 106 dargestellt ist. Rechts von der Teilungslinie 106 ist angedeutet, daß der Gegenstand 25 c frei von jedem Metallfilm ist; aus Gründen der Vereinfachung ist das erwünschte Muster fortgelassen, welches aus dem zurückgelassenen Metall und dem metallfreien Teil gebildet ist.

Auf Grund der Undurchlässigkeit des Gegenstandes 256 ist die Fotozelle 76 der Einrichtung 70 c verdunkelt und überträgt ein Signal von niedriger Spannung durch die Leiter 104, die an den Eingang eines Verstärkers 108 geschaltet sind. Ein Differentiator 110, der schematisch durch eine Kondensatorschaltung angedeutet ist, ist an den Verstärker 108 geschaltet. Ein an den Ausgang des Verstärkers 108 angeschlossener Leiter 112 schaltet den Verstärker an ein elektromagnetisches Relais 114 c. Das Relais 114 c ist so vorgeeicht, daß es nicht auf ein Signal niedriger Spannung anspricht; somit hält das stromlose Relais eine Schaltung 116 c geschlossen.

Die Fotozelle 76 der nächstfolgenden Einrichtung 70 if des Meßkopfes ist beleuchtet und hält ihr entsprechendes, geeichtes, elektromagnetisches Relais 114 c? in einem erregten Zustand, so daß eine Schaltung 116 rf, die von dem Relais 114 rf gesteuert wird, offengehalten wird.

Ein in die Relaiskreise geschaltetes Drehsolenoid 118 ist an den Förderermotor 50 angeschlossen, um den an diesen von einer Energiequelle 134 gelegten Strom zu steuern, so daß der Förderer stetig mit einer von gegebenen, von einer Reihe von gestuften, festgelegten Geschwindigkeiten läuft und die zu ätzenden Gegenstände mit der Geschwindigkeit bewegt.

Die Schaltung 116 c ist über einen handbetätigten automatischen Schalter 120 an die eine Seite einer Stromquelle 122 geschaltet, und die Relaisschaltung 116 c ist über das Drehsolenoid 118 und einen Vorwärts- oder Beschleunigungsschalter 124 an die andere Seite der Stromquelle 122 geschaltet.

Dieses Solenoid 118, ohne Schrittschaltung und ohne den Motor 50 zu beeinträchtigen, spannt sich selbst wieder, wenn die Relaisschaltung 116 c geschlossen wird; dann erwartet das Solenoid 118 ein Betätigungssignal. Falls und jedesmal wenn das Relais 114 c den Kreis 116 c öffnet, spricht das Solenoid 118 auf die Stromunterbrechung an und schaltet einen Schritt in einer die Geschwindigkeit erhöhenden Weise, so daß die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors 50 auf die nächstschnellere Stufe angehoben wird.

In ähnlicher Weise, jedoch für einen entgegengesetzten Effekt ist die Relaisschaltung 116 d über einen handbetätigten automatischen Schalter 126 an die eine Seite der Stromquelle 128 geschaltet und über das Solenoid 118 an die andere Seite der Quelle 128 angeschlossen. Wenn das Relais 114 rf geöffnet ist, und solange es geöffnet bleibt, wirkt das Solenoid 118 nicht auf den Motor 50 ein, der stetig mit einer Geschwindigkeit oder Drehzahl läuft. Falls und jedesmal wenn das Relais 114 rf sich in die geschlossene Stellung bewegt, wie es durch gestrichelte Linien angedeutet ist, so daß ein Stromeinsetzsignal in dem Relaiskreis 116 rf fließt, schaltet das Solenoid 118 einen Schritt in der den Motor verlangsamenden Richtung und verringert die Drehzahl des Motors 50 auf die nächstniedrigere Drehzahl.

Falls ein Gegenstand bereits den Übergang zum abgeätzten Zustand erreicht hat, bevor er die Vorrichtung 70 c passiert, beschleunigt der Förderermotor 50 seine Drehzahl um eine Stufe, während, falls der durch die Teilungslinie 106 angedeutete Übergangspunkt rechts von der Einrichtung 70 rf, gesehen in Fig. 4, auftritt, verringert der Fördermotor 50 seine Drehzahl um eine Stufe. Wenn z. B. die Geschwindigkeit verringert wird, ermöglicht die geringere Geschwindigkeit den anhaltenden Eingriff des Ätzmittels auf die sich langsamer bewegenden Gegenstände und bewirkt, daß die Teilungslinie 106 wieder zur erwünschten Station zwischen den Einrichtungen 70 c und 70 rf verschoben wird.
Fig. 4 zeigt ein anderes Relais 114 b, welches gleich dem Relais 114 c ist, mit dem Unterschied, daß das Relais 114 δ von einer etwas weiter vorn liegenden Vorrichtung 70 b betätigt wird, die eine Überätzung mißt. Das Relais 114 b hat einen kumulativen Effekt; wenn es einen Relaiskreis 116 & öffnet, beschleunigt der Motor seine Drehzahl um einen zusätzlichen Schritt. Wenn der Schalter 120 aus der in durchgezogener Linie gezeigten Stellung in die andere Stellung geschaltet wird, wodurch gleich-

zeitig der entsprechende Schalter 126 geschaltet wird, wird das Solenoid 118 von Hand gesteuert; jedes Eindrücken des Beschleunigungsschalters 124 bewirkt, daß sich der Motor 50 mit einer Geschwindigkeits- oder Drehzahlstufe schneller dreht als vorher. Eine Relaisschaltung 116 e und eine andere Zweigschaltung einschließlich eines Verzögerungs- oder Verlangsamungsschalters 130 haben eine dem vorhergehenden entgegengesetzte Wirkung; bei jeder Betätigung entweder des Relais 114 e in der Schaltung 116 e oder des Verlangsamungsschalters 130 verringert der Fördermotor jedesmal seine Geschwindigkeit um eine Stufe. Eine Geschwindigkeitsanzeige 132 ist direkt an die Steuerung für den Motor 50 geschaltet oder ist, wie dargestellt, an das Solenoid 118 angeschlossen, um zusätzliche Geschwindigkeitsänderungen des Motors auf gewünschte Feineinstellungen der Geschwindigkeit bzw. der Drehzahl anzuzeigen.

Die Energiequelle 134, welche dem Motor 50 Strom zuführt, weist zwei Zweigleitungen 136 und 138 auf, die zu der Energieschaltung der elektrischen Pumpeneinheiten 38 und 40 (nicht dargestellt) führen. Die Zweigleitung 136 umfaßt einen niederdrückbaren Stopschalter 140 und die normalerweise geschlossenen Kontakte eines Relais 114«. Die andere Zweigleitung 138 umfaßt ein Relais 142, welches normalerweise erregt ist und den Kreis zwischen der Energiequelle 134 und dem Fördermotor 50 schließt, sowie ein weiteres Relais 114/, welches normalerweise erregt ist und in der Zweigleitung 138 geschlossen ist. Bei einer kritischen oder Notfall-Überätzung erregt die Fotozelle 76 in der Einrichtung 70 α das Relais 114, um die Energieschaltung zu öffnen, so daß sowohl der Förderermotor 50 wie auch die elektrischen Pumpeneinheiten abgeschaltet werden. Bei einem anderen Notfall, wenn das lichtempfindliche Gerät der Einrichtung 70/ auf Grund einer extremen Unterätzung verdunkelt ist, fällt das Relais 114/ ab, um den Kreis zu öffnen, und schaltet den Förderermotor 50 und die elektrischen Pumpeneinheiten 38 und 40 ab.

Es ist augenscheinlich, daß jede der in den F i g. 5 und 6 dargestellten Einrichtungen 70 a, 70 δ usw. in dem System in einer An-Aus-Weise tätig ist, unabhängig davon, ob dünne Ganzmetallgegenstände, wie z. B. Gitter, oder metallüberzogene Gegenstände, wie z. B. gedruckte Schaltungstafeln, geätzt werden. Im letzteren Fall, insbesondere nach F i g. 5, senden die Einrichtungen ständig ein durch die konstante Spannung-Strichpunktlinie 144 angedeutetes Signal niedriger Spannung aus, wenn der Lichtweg durch undurchlässige Gegenstände blockiert ist. Auf Grund eines Loches in dem Artikel oder des Spaltes zwischen den im engen Abstand aufeinanderfolgenden Gegenständen tritt gelegentlich ein falsches Hochspannungs-Ablesesignal 146 auf; dieser Effekt ist jedoch nur vorübergehend, und der nicht dargestellte Differentiator 110 weist das falsche Signal zurück. Das andere Spannungssignal bei abgeätzten Gegenständen hat einen ständigen Zwischenspannungspegel, wie es durch die kurzen Striche 148 angedeutet ist.

In F i g. 6, wo sich die Gegenstände in einem überätzten Zustand befinden, bleibt das Ausgangssignal des lichtempfindlichen Geräts auf dem Zwischenspannungspegel, der durch die Punktstrichlinie 148 angedeutet ist. Vorübergehende falsche Signale, wie das Signal 150 auf Grund des Hindurchgehens eines Leiters in dem Muster oder ein Spaltsignalzeichen 164 auf Grund des Spaltes zwischen den Gegenständen oder ein falsches Signal auf Grund eines Loches in einem Gegenstand werden von dem nicht dargestellten Differentiator 110 zurückgewiesen. Das Spannungssignal für den anderen undurchlässigen Zustand ist durch den stetigen Spannungspegel angezeigt, der durch die kurzen Striche 144 angedeutet ist.
Im Fall von dünnen Metallgittern, die so geätzt

ίο werden, daß schmale Kreuzstege und relativ große quadratische oder rechteckige Öffnungen dazwischen erzeugt werden, ist es augenscheinlich, daß die An-Ab-Tätigkeit der lichtempfindlichen Geräte ein Niederspannungssignal entsprechend dem Pegel 144 und ein Hochspannungssignal entsprechend dem voll beleuchteten Pegel der Markierung 146 ergibt. In jedem Fall werden in geeigneter Weise geeichte Relais verwendet, die mit den auftreffenden Spannungspegeln koordiniert werden.

ao Fig. 7 zeigt die ideale Förderergeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit, welches durch eine Strichpunktlinie 152 angedeutet ist. Wie dargestellt, weist die Kurve eine (negative) Neigung auf, welches die allgemeine Leistungscharakteristik ist, da sich das Ätzmittel in seiner Stärke verbraucht. Die Richtung der Neigung ist jedoch nicht kritisch; während des Anwärmens einer Ätzmaschine, wenn die Temperatur des Ätzmittels steigt, hat die Kurve der idealen Förderergeschwindigkeit während dieser Periode eine positive Neigung. Die tatsächliche Förderergeschwindigkeit ist durch eine durchgezogene Kurvenlinie dargestellt, deren hoher erster konstanter Geschwindigkeitsteil 154 die Geschwindigkeit darstellt, die von der Einrichtung 70 c eingestellt wird, wenn sie einen überätzten Zustand gemessen hat. Die konstante Rate wird aufrechterhalten, bis die Teilungslinie 106 (F i g. 4) langsam fortschreitet zu einem Punkt rechts von der Einrichtung 70 d. An diesem Punkt spricht das Relais 114d (Fig. 4) auf ein Signal auf Grund der Verdunkelung über dem lichtempfindlichen Gerät an und verlangsamt die Förderergeschwindigkeit auf die nächste untere Stufe 156, die in Fig. 7 erscheint. Die Bedingung des geringeren Lichts, welches eine Unterätzung bedeutet, ermöglicht es dem Fördererbetrieb, sich dem langsameren Geschwindigkeitsteil 156 der durchgezogenen Kurvenlinie anzupassen, um so die Bewegung der Gegenstände auf einer relativ langsameren Rate aufrechtzuerhalten.

Der niedrigere Geschwindigkeitspegel 156 wird aufrechterhalten, bis sich die Teilungslinie 106 nach links von der Einrichtung70c, gesehen in Fig. 4, verschoben hat, woraufhin die Geschwindigkeit automatisch auf den Pegel des Teiles 154 zurückkehrt, wie es durch den Teil 158 der durchgezogenen Kurvenlinie angedeutet ist.

In F i g. 7 zeigt der Teil 160 der Kurve die entsprechende Geschwindigkeit, auf die die Einrichtung 70 i£ das Solenoid auf stuft auf Grund der mäßigen Unterätzung. Wenn das Ätzmittel schwach wird, wird die ansteigende Unterätzung von der nächstfolgenden Einrichtung 7Oe gemessen, die die Geschwindigkeit auf die nächtsniedrigere Stufe reduziert, wie es durch den durchgezogenen Linienteil 162 angedeutet ist. Es ist selbstverständlich, daß, falls das Ätzmittel über eine zu lange Periode verwendet wurde, die Einrichtung 70/ die Maschine abschaltet, sobald eine extreme Unterätzung auftritt.

Bei der Abwandlung nach den Fig. 8, 9 und 10 wird ein Konduktivitätsmeßsystem verwendet. Der verwendete Meßkopf umfaßt eine Einrichtung 270 α, eine Reihe von vier Zwischeneinrichtungen, z. B. die Einrichtung 270 c und eine Endeinrichtung 270/. Jede Einrichtung umfaßt eine Relaisschaltung 212 einschließlich der im Abstand angeordneten Bürsten 274 und 278, die als Kontaktanschlüsse auf den vorbeipassierenden Gegenständen gleiten und die mit diesen zusammen stromleitende Mittel bilden, um den Kreis zu schließen und die entsprechenden Relais 214a, 214c und 214/ zu betätigen. Die Relais umfassen Zeitverzögenmgs-Öffnungskontakte; zum Zweck der Schließung sind die Relais vorgeeicht, so daß sie nur anziehen, wenn sie durch einen wesentlichen oder beträchtlichen Strom erregt werden.

Wenn die beiden benachbarten Bürsten 274 und 278 auf dem Kupfer einer gemeinsamen noch nicht abgeätzten,Tafel gleiten, schließen sie den Kreis 212, so daß ein Strom mit dem Betrag 246 fließen kann, wie es in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist. Nach Fig. 8, wenn die'Bürste274 z.B. in einen Spalt zwischen den aufeinanderfolgenden Gegenständen 225 b und 225 c fällt, fällt der Strom zeitweilig auf den Übergangswert 224 ab, wodurch ein falsches Signal gegeben wird. Auf Grund der Zeitverzögerungs-Öffnungskontakte des Relais 214 a wird jedoch die falsche Ablesung zurückgewiesen, und die Kontakte bleiben geschlossen und warten den Wiederanstieg des Stromes auf den Pegel 246 ab.

Jeder der Kontaktanschlüsse, wie z. B. die Bürsten 274 und 278 der Fig. 10, die auf einem abgeätzten Gegenstand gleiten, leiten nur die Strommenge, welche der Ätzmittelfilm tragen oder führen kann. Dieser Strom wird durch die Strichpunktlinie 248 angedeutet und reicht nicht aus, das Relais 214/ anzuziehen bzw. das Relais zu halten, falls es bereits angezogen oder erregt ist. Es sind keine falschen Ablesungen möglich bei einem abgeätzten Gegenstand, wie z.B. dem Gegenstand225d. Im Falle von kupfergedruckten Schaltungstafeln kann der Strompegel 248 niemals auf den Hochstromwert 246 ansteigen und wird nur weiter abfallen, wenn eine der Bürsten 274 oder 278 in einen Spalt zwischen den Gegenständen gleitet.

In F i g. 11 ist der Meßkopf 260 unter Verwendung eines Leitfähigkeitsmeßsystems, wie es soeben beschrieben wurde, schematisch dargestellt. Auf der Basis einer Übergangs-Teilungslinie, die bei 206 in Fig. 11 gezeigt ist, ist das Kupfer in den noch nicht abgeätzten Gegenständen 225 dargestellt, wie es den Kreis zwischen jedem Paar Bürsten 274 und 278 schließt, die links von der Teilungslinie 206 angeordnet sind. Das Bürstenpaar 274 und 278 rechts von der Teilungslinie 206 ist in offener Kreisschaltung dargestellt, obgleich es tatsächlich zu so einem Ausmaß geschlossen ist, wie der Ätzmittelfilm zwischen ihnen elektrolytisch leitet. Die Bezeichnung ist im wesentlichen dieselbe wie in der vorhergehenden Ausführungsform nach F i g. 4. Kurz gesagt, wird die Einrichtung 270 c beim Messen einer Überätzung die Geschwindigkeit des Förderermotors 250 um eine Stufe schneller beschleunigen, während die Einrichtung 27Od beim Messen einer Unterätzung die Geschwindigkeit des Förderermotors 250 um eine Stufe verringern wird.

Bei einer übermäßigen Überätzung wird die Einrichtung 270 b die Förderergeschwindigkeit um eine Stufe mehr beschleunigen, wie sie durch die Einrichtung 270c beschleunigt wird, während die Einrichtung 270 e beim Messen einer Unterätzung die Geschwindigkeit um eine weitere Geschwindigkeitsstufe verlangsamen wird.

In der Art und Weise wie die vorher beschriebene Ausführungsform wird die Einrichtung 270 α den Förderermotor und die Pumpeneinheiten beim Messen einer übermäßigen Überätzung abschalten,

ίο während die Einrichtung 270/ beim Messen einer übermäßigen Unterätzung den Förderermotor und die Pumpeneinheiten abschalten wird.

Nach der Ausführungsform der Fig. 12 weist ein Meßkopf 360, der mit einem proportionalen Ätz-Vorrichtungs-Steuersystem verwendet wird, eine Einrichtung 378 auf. Die Einrichtung ist mit einem festgelegten erweiterten longitudinalen Flächenbereich 382 versehen, der einem erweiterten longitudinalen Bereich entlang den vorbeipassierenden Gegenständen gegenüberliegt, um die Belichtung durch eine Lampe 372 auf der entgegengesetzten Seite zu messen oder zu erfassen. Eine durch die gestrichelte Linie 306 an dem Gegenstand 325 c angedeutete Teilungslinie stellt den Markierungspunkt dar, an dem bei dem Gegenstand der Übergang zum abgeätzten Zustand stattfindet. Das Licht von der Lampe 372 ist links von der Teilungslinie 306 blockiert, während das Licht rechts von der Linie 306 einen Teil des Bereichs 382 beleuchtet.

Die Vorrichtung 378 sammelt das Licht und leitet es zu einem lichtempfindlichen Gerät 376. Das lichtempfindliche Gerät 376 ist über einen Differentiator 310 an einen geerdeten Widerstand 312 geschaltet. Wenn das lichtempfindliche Gerät 376 auf Grund des erhöhten Lichteinfalls leitet, erhöht es die Spannung an einer Anschlußklemme 314, die an dem Differentiator 310 vorgesehen ist.

Ein mit einer Mittelanzapfung 316 versehenes Potentiometer ist mit seinem positiven Arm 318 an die Anschlußklemme 314 des Differentiators 310 geschaltet. Der negative Arm 320 des Potentiometers ist durch ein einstellbares negatives Potentiometer 322 vorgespannt. Das negative Potentiometer ist eingestellt, um eine Nullspannung an die Anzapfung 316 zu legen, wenn die Einrichtung 378 halb beleuchtet und halb verdunkelt ist, entsprechend der gestrichelten Linienstellung, die durch die Teilungslinie 306 angedeutet ist. Ein Leiter 324 schaltet die Anzapfung 316 an einen Verstärker 308, der den Fördererantrieb 314 mittels des Förderermotors 350 mit einer stetigen Geschwindigkeit betreibt. ,

In Fig. 13 ist der Spannungsausgang der Fotozelle 376 durch eine diagonale durchgezeichnete Linie 326 dargestellt. Die Ausgangsspannung 9 V erzeugt eine Nullspannung an der Anzapfung 316 der F i g. 12. Eine erhöhte Beleuchtung treibt den Betrieb nach oben und außen entlang der Kurve 326, wodurch eine größere Geschwindigkeit des Förderers verlangt wird, um die Überätzung zu entlasten. Eine geringere Beleuchtung, welche eine Unterätzung bedeutet, treibt den Betrieb diagonal nach unten und links und bewirkt eine proportional verringerte Förderergeschwindigkeit.
Nach F i g. 14 weist die Einrichtung 378 ein Blatt

6s eines transparenten Kunststoffs auf, welches an allen Flächen mit einer reflektierenden Silberfarbe 384 bedeckt ist, mit Ausnahme des bereits beschriebenen Flächenbereichs 382 und eines Endbereichs 386,

welches das Licht auf die Fotozelle 376 wirft. Die Dreieckform der Vorrichtung 378 ist in Fig. 12 dargestellt. Das Licht von dem langen longitudinalen Bereich fällt in einem Einfallswinkel auf ein Teil 388 von reflektierender Farbe und wird von dieser in einem Reflexionswinkel reflektiert, so daß es zur Ausstrahlung von der schmalen klaren Fläche 386 gesammelt wird. Auf diese Weise ist es einer Fotozelle 376 möglich, das durchschnittliche Licht eines ununterbrochenen Streifens eines Bereiches zu messen, der sich in Längsrichtung entlang den zu ätzenden Gegenständen erstreckt.

In der Praxis ist ein nicht dargestellter Filter in den Ausgang einer jeden Fotozelle geschaltet und gestattet jeder Fotozelle ein Wechselspannungs-Ausgangssignal bei der Lichtfrequenz der Beleuchtungslampe abzugeben. Vorzugsweise speist die Energiequelle für die Lampen diese mit Wechselstrom mit einer nicht standardisierten Frequenz, und jeder Filter ist so eingestellt, daß er nur „Frequenzen in dem unmittelbaren Bereich dieser Frequenz passieren läßt. Folglich wird ein Streulicht, welches auf die Fotowiderstände von umgebenden Lampen mit normaler Beleuchtungsfrequenz fällt, nur eine minimale Störung des Betriebs des Systems hervorrufen.

Eine für die Zwecke der Erfindung geeignete Fotozelle sollte einen hohen Widerstand bieten, wenn sie verdunkelt ist. Bei zunehmender Beleuchtung wird der Widerstand geringer, wodurch der Stromfluß bis zu einem maximalen Strom bei Sättigung ansteigt.

Wie bereits beschrieben, ermöglichen die erwähnten jeweiligen Meßköpfe 60, 260 und 360 ein leichtes Überwachen einer gedruckten Schaltungstafel entlang des tatsächlichen Leitungsbereichs, wobei sie auf die relative Unterätzung oder Überätzung ansprechen. Der hier beschriebene Meßkopf 260 mit elektromechanischen! Kontakt ist hauptsächlich anwendbar zur Geschwindigkeitssteuerung bei der Ätzung von gedruckten Schaltungstafeln, während der Meßkopf 60 und der proportionale Meßkopf 360 mehr eine universale Verwendung haben. Mit anderen Worten, die Meßköpfe 60 und 360 können leicht angewendet werden, um einen Bereich von industriell geätzten Gegenständen, wie z. B. Gitter, Federn und andere dünne Metallgegenstände, zu überwachen, und können auf das Licht ansprechen, welches durch das erwünschte Muster hindurchgeht, das durch das verbleibende Metall und den metallfreien Teil dieser Gegenstände gebildet wird.

Claims (16)

50 Patentansprüche:

1. Verfahren zur automatischen Regelung der Fördergeschwindigkeit von kontinuierlich durch eine Ätzkammer geführten, eine abzuätzende Metallschicht aufweisenden Gegenständen in Abhängigkeit von der Metallentfernung, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem mit der Fördergeschwindigkeit durch die Ätzkammer laufenden, durchgehenden Metallband die Lage der Metalldurchbruchsbegrenzung (106, 306) festgestellt und eine Steuergröße gebildet wird, die entsprechend der Versetzung der Durchbruchsbegrenzung von ihrem Sollwert nach vorn oder hinten die Fördergeschwindigkeit verringert bzw. erhöht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband auf den zu ätzenden Gegenständen ausgebildet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband ein durch die Ätzkammer mit den zu ätzenden Gegenständen geführter Teststreifen ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 mit einer Ätzkammer und einem motorisch angetriebenen, die Gegenstände durch die Ätzkammer führenden Förderer, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Förderers (26) stufenweise regelbar ist und daß entlang dem durchgehenden Metallband mehrere auf den Metalldurchbruch ansprechende Meßköpfe (70 a, 70 b, 70 c, 70 d, 70e, 70/) hintereinander angeordnet sind, welche an eine Regelschaltung angeschlossen sind, die beim Durchlaufen der Metalldurchbruchsbegrenzung (106) unter einem Meßkopf in Förderrichtung die Geschwindigkeit um eine Stufe herabsetzt und entgegen der Förderrichtung um eine Stufe erhöht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sechs Meßköpfe (70 a, 70 b, 70 c, 70 rf, 7Oe, 70/) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Ätzung unterbrochen wird, wenn die Metalldurchbruchsbegrenzung (106) sich vor dem ersten (70 a) oder hinter dem letzten (70/) Meßkopf befindet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßkopf (70) aus einer auf das Metallband scheinenden Lampe (72) und einer das durch das Band hindurchtretende Licht empfangenden Fotozelle (76) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß Lampe (72) und Fotozelle (76) seitlich außerhalb der Ätzkammer (28) angeordnet sind und von der Lampe (72) und der Fotozelle (76) zu gegenüberliegenden Seiten des Metallbandes Lichtleitstäbe (74, 78) führen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßkopf (270) durch zwei hintereinander angeordnete, auf dem Metallband aufliegende Schleifkpntakte (274, 278) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (70, 270) an die einzelnen Geschwindigkeitsstufen des Förderers schaltende Relais (114, 214) angeschlossen sind.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 mit einer Ätzkammer und einem motorisch angetriebenen, die Gegenstände durch die Ätzkammer führenden Förderer, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Solllage der Metalldurchbruchsbegrenzung (306) auf der einen Seite des Metallbandes (325) eine Lichtquelle (372) und auf der anderen Seite eine in Förderrichtung ausgedehnte fotoelektrische Empfangseinrichtung (360, 376) vorgesehen sind, welche die Geschwindigkeit des Förderers proportional der empfangenen Lichtmenge steuert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrische Empfangseinrichtung eine mit einem länglichen Empfangbereich (382) versehene, sich verjüngende Lichtleitplatte (378) aufweist, an deren Schmalseite eine Fotozelle (376) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, da-

durch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (314) der fotoelektrischen Einrichtung (360, 376) eine Spannungsteilerschaltung (318, 320, 322) angeschlossen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (324) eines den Förderermotor (350) speisenden Verstärkers (308) an die Nullanzapfung (316) der Spannungsteilerschaltung (318, 320, 322) gelegt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Meßkopf (70; 270; 360, 376) und die Regelschaltung eine Differenzierstufe (110, 310) zur Aussonderung unerwünschter Spannungsimpulse geschaltet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitstäbe (74, 78) quer zur Förderrichtung verschiebbar sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen