DE2013255C - Verfahren zum Bearbeiten, insb. zum Schneiden, Schweißen oder Bohren, und/oder Messen von Werkstücken aus Metall oder Kunststoff mittels eines Elektronen- oder Laserstrahles - Google Patents
Verfahren zum Bearbeiten, insb. zum Schneiden, Schweißen oder Bohren, und/oder Messen von Werkstücken aus Metall oder Kunststoff mittels eines Elektronen- oder LaserstrahlesInfo
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- DE2013255C DE2013255C DE19702013255 DE2013255A DE2013255C DE 2013255 C DE2013255 C DE 2013255C DE 19702013255 DE19702013255 DE 19702013255 DE 2013255 A DE2013255 A DE 2013255A DE 2013255 C DE2013255 C DE 2013255C
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten und/oder Messen von Werkstücken aus Metall
oder Kunststoff mittels eines Elektronen- oder Laserstrahls, dessen Brennpunkt durch Ablenkmittel in
drei Koordinaten x, y, ζ bewegbar ist, wobei die z-Koordinate mit der Richtung des nicht ausgelenkten,
unmodulierten Strahls zusammenfällt, bei dem zur automatischen Führung des Brennpunktes des
Elektronen- bzw. Laserstrahls dieser in Richtung der jc-Koordinate periodisch mit der Frequenz /,, in
Richtung der y-Koordinate periodisch mit der Frequenz f., und in Richtung der z-Koordinate periodisch
mit der Frequenz /3 ausgelenkt wird und bei dem eine Sonde die vom Werkstück ausgehende Sekundärstrahlung
aufnimmt und ein dieser proportionales Signal über einen Verstärker mittelbar einen Korrekturstrom
für die Fokussierung in der z-Koordinate erzeugt. In der nachfolgenden Beschreibung wird auf
ein Verfahren Bezug genommen, nach welchem es bekannt ist, Werkstücke mit Hilfe von Elektronenstrahlen
oder Laserstrahlen zu bearbeiten.
In der Verfahrenstechnik zur Materialbearbeitung werden derartige Strahlen eingesetzt, wodurch eine
größtmögliche Wirtschaftlichkeit und vorteilhafte Bearbeitungsmöglichkeit, insbesondere in der Feinwerktechnik,
erzielt wird. Es ist bekannt, Elektronenstrahlcn als Wärmequelle zu verwenden, indem man diese
eng gebündelt und unter einer sehr hohen Beschleunigungsspannung auf das zu bearbeitende Werkstück
richtet. Durch den sehr feinen Elektronenstrahl ist es möglich, genaue und gezielte Schweißnähte, Bohrung
gen oder Trennfugen zu erzeugen. Durch die konzentriert auftretende Hitzeeinwirkung ist an dem Bearbeitungsvorgang
nur ein sehr engbegrenzter Bezirk des Materials beteiligt. Zur Schonung der unmittelbaren Umgebung der Auftreffstelle wird deshalb der
Elektronenstrahl nur zeitweilig, also impulsförmig moduliert, um die Einwirkungsdauer steuern zu können.
Zur Erzeugung des Elektronenstrahls werden bekanntermaßen sogenannte Elektronenstrahlgcneratoren
eingesetzt, die im Prinzip aus einer Triode be-
stehen. Die von einer Glühkatode emittierten Elek- richtung zur automatischen Fokussierung des Latronen
werden durch eine gegenüber dieser auf einem dungsträgerstrahls bekannt (deutsche Patentschrift
hohen positiven Potential liegende Anode auf eine 1 196 806), bei welchem aber ebenfalls eine Maxigroße
Geschwindigkeit gebracht. Zur Steuerung des mum-Peilung vorgenommen wird. Es wird hierbei
Elektronensystems befindet sich eine Art Wehnelt- 5 auf maximale Menge der aufgenommenen Sekundar-Zylinder
zwischen Katode und Anode. Die Anode Elektronen eingestellt und die Fokussierung danach
besitzt eine Mittelbohrung, durch die die Elektronen eingerichtet, wonach der Fokussierstrom auf diesen
mit hoher Geschwindigkeit durchtreten. Zur weiteren eingestellten Wert festgehalten wird. Dieses Verfah-Beeinflussung
des Elektronenstrahls durchläuft dieser ren besitzt den Nachteil, daß keine echte Regelung
ein steuerbares Magnetfeld zur Fokussierung. Außer- io vorliegt und keine stabile Sollwerteinstellung mogdem
enthält die Anordnung ein Ablenksystem, mit Hch ist. Auch dieser Nachteil soll mit dem angemeldem
der Strahl in zwei senkrechten zueinander ste- deten Verfahren beseitigt werden,
henden Koordinaten in Grenzen abgelenkt werden Aufgabe des angemeldeten Verfahrens ist, eine kann, bevor er das ebenfalls im Vakuum befindliche von Alterung unabhängige und stabile Regelung zur Werkstück trifft. Durch die starke Bündelung des 15 optimalen Fokussierung des Bearbeitungsstrahls zu Elektronenstrahls im sogenannten B.ennfleck, dessen schaffen.
henden Koordinaten in Grenzen abgelenkt werden Aufgabe des angemeldeten Verfahrens ist, eine kann, bevor er das ebenfalls im Vakuum befindliche von Alterung unabhängige und stabile Regelung zur Werkstück trifft. Durch die starke Bündelung des 15 optimalen Fokussierung des Bearbeitungsstrahls zu Elektronenstrahls im sogenannten B.ennfleck, dessen schaffen.
Durchmesser bei richtiger Justierung nur wenige μτη Das angemeldete Verfahren ist erfindungsgemaß
beträgt, entstehen Leistungsdichten bis zu mehreren dadurch gekennzeichnet, daß die von der Sonde ge-109
W/cm2. Wird die Oberfläche des Werkstückes in lieferten Signale über einen Bandpaßverstärker mit
den Bereich dieses Brennfleckes gebracht, kann diese 20 einem Durchlaßbcrcich für die Oberwellen der Sedem
jeweiligen Zweck entsprechend bearbeitet wer- kundärstrahlung zwei gleichen Verstärkern mit Siden.
Die Genauigkeit der Bearbeitung hängt von der gnaltorschaltungen zugeführt werden, die alternie-Führung
der Oberfläche unter dem Brennpunkt des rend mit der Frequenz /3 und damit synchron zur Abgebündelten
F.lektronenstrahles ab. Da/u muß ge- lenkung in Richtung der z-Koordinate getastet werwährleistet
sein, daß der Hlektronenstrahl zu jedem 25 den. und daß an den Verstärkern Ausgangsspannun-Zeitpunkt
optimal fokussiert ist. In der bisher üb- gen entstehen, die mittels eines Brückendemodulators
liehen Technik wird ein Wolfram-Scheibchtn in den verglichen werden und eine dadurch gebildete Diffe-Strahlengang
in Höhe der Bearbeitungsfläche einge- renzspannung über einen weiteren Verstärker den
schwenkt. Die Fokussierung wird dann durch Ver- Korrekturstrom für die Fokussierung in der z-Koorändern
des Steuerstromes in der Elektronenlinse der- 30 dinate erzeugt.
art vorgenommen, daß auf dem Wolfram-Scheibchen Die Sekundärstrahlung kann aus Licht-, Röntgender
Leuchtfleck optisch den kleinsten Durchmesser oder elektronischen Strahlen oder anderen elektrobesitzt.
Diese Einstellung kann aber jeweils nur für magnetischen Wellenstrahlungen bestehen,
einen Mittelwert gelten. Eine Aufgabe des crfindungs- In der nachfolgenden Beschreibung soll an einem gemäßen Verfahrens ist es, die Fokussierung auto- 35 Beispiel für das Schweißen mit Hilfe der Fig. I matisch zu jedem Zeitpunkt des Bearbeitungsverfah- bis 13 das erfindungsgemäße Verfahren näher erläurcns optimal einzustellen. tert werden. Hierbei zeigt die
einen Mittelwert gelten. Eine Aufgabe des crfindungs- In der nachfolgenden Beschreibung soll an einem gemäßen Verfahrens ist es, die Fokussierung auto- 35 Beispiel für das Schweißen mit Hilfe der Fig. I matisch zu jedem Zeitpunkt des Bearbeitungsverfah- bis 13 das erfindungsgemäße Verfahren näher erläurcns optimal einzustellen. tert werden. Hierbei zeigt die
Beim Schweißen von zwei Teilen muß der Brenn- F i g. 1 eine Elektronenstrahlkanone üblicher Bau-Heck
immer der Trennfuge zwischen den Teilen ent- art,
langgeführt werden. Das geschieht üblicherweise da- 40 F i g. 2 ein Blockschaltbild zur Durchführung des
durch, daß durch gemeinsames Verschieben der Teile angemeldeten Verfahrens,
der Strahl in der Fuge entlanggeführt wird, indem der F i g. 3 a den Kurvenverlauf einer beliebigen
Bearbcitung-.tisch in senkrecht zueinander stehenden Schweißnaht in einer Bearbeitungsebene x, y,
Richtungen von Hand gesteuert wird. Ks ist deshalb F i g. 3 b eine Ausschnittvergrößerung der F i g. 3 a,
eine weitere Aufgabe des erfinderischen Verfahrens, 45 F i g. 4 den zeitlichen Verlauf der von der Sonde
diese Steuerung derart zu gestalten, daß der Strahl abgegebenen Spannung,
automatisch der Trennfuge entlanggeführt wird. Fig. 5 das Amplitudenspektrum der Spannung
Es ist bekannt (deutsche Offenlegungsschrift nach F i g. 4.
1565 539), den Brennpunkt eines Elektronenstrahls Fig. 6 die Durchlaßkurve eines ersten Verstär-
mit Hilfe einer Sonde zur Aufnahme von Helligkeits- 50 kers,
Schwankungen zu steuern. Hierzu wird die Grund- Fig. 7 den Signalverlauf der automatischen Fo-
schwingung der Helligkeitsschwankungen ausgewer- kussierungssteuerung,
tet, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß die HeI- F i g. 8 die Durchlaßkurve eines zweiten Verstär-
ligkeit des Brcnnflecks bei optimaler Fokussierung kers,
einen Maximalwert erreicht. Bei periodischer Verän- 55 Fig. Qa Signalverlauf bei automatisch symme-
derung um diesen Maximalwert verschwindet jedoch trischer Fokussierung (/,·„, ψ lsoU),
die Grundschwingung, die zusammen mit einer Oszil- lig. f)b Signalverlauf bei automatischer symme-
latorfretjuenz verglichen wird und daraus das Steuer- trischer Fokussierung (/,„, = Zs0/,),
signal zur Brennpunktsteuerung abgeleitet wird. Bei Fig. 10a Signalverlauf bei automatischer unsym-
der bekannten Steuereinrichtung wird zur optimalen 60 metrischer Fokussierung (/,·_,, φ Is„u) nach oben,
Einstellung des Brennpunktes das von der Sonde Fig. 10b Signalverlauf bei automatischer unsym-
(Fotozelle) aufgenommene Signal über Spiegel auf metrischer Fokussierung (/,·„, = /M,„) nach oben,
maximale Helligkeit einjustiert. Diese Anordnung bc- Fig. lla Signalvcrlauf bei automatischer unsyrn-
sitzt den großen Nachteil, daß eine Eich- und Meß- metrischer Fokussierung (/,·,,, ψ />.„„) nach unten,
genauigkeit schwer zu beherrschen ist, da auf genaue 65 Fig. I Ib Signalverlauf bei automatischer unsym-
Planparallelität zwischen Werkstückoberfläche und metrischer Fokussierung (I ht = /,„„) nach unten,
Meßsonde geachtet werden muß. Fig. 12 Signalgcnemlor,
Es ist außerdem ein Verfahren und eine Ein- Fi g. 13 Impulsschema.
In Fi, , ist schematisch der A^a,ι der ™hn
ten Elektronenstrahlkanone ge zeigt -D« ™n J
^ allgemeinen wird die an die Fuge angelegte Tan-
^Vinen winkel" mit der "Koordinate ein'
sind die ^^f^
Werkstück 6, und z, in der der
tronenstrahls bewegbar ^^^^
Werkstück 6, und z, in der der
tronenstrahls bewegbar ^^^^
Die zur automatischen Führung de F°ku«
des Brennpunktes des Elektronenstrahls erfordere
Schaltung ist in te Form «J ^JfSJfS
nach Fig. 2 dargestellt ^r den Fa^
Eine von einem ^
Schwingung von z. B. 10 kHz
lationsstufe 8 einem Verstärker 9 welcher den fur die *-Koordin*
lenkstrom/, liefert. Es sei
Schwingung von OszdiafJ.f 90° phasendrehendes Ghed "
Schwingung von z. B. 10 kHz
lationsstufe 8 einem Verstärker 9 welcher den fur die *-Koordin*
lenkstrom/, liefert. Es sei
Schwingung von OszdiafJ.f 90° phasendrehendes Ghed "
welcher fur die >'-K°°rdinal.<^ h AmSde der Ab-
die
25KU SS ^V
wobei die Anode meist auf ^ssepotentia^ und to 5 schhcto. sind dner Ausschnittvergrößerung
Katode auf negativem Potential von etwa 15OkV ng Verhältnisse deutlicher herausgeliegt. Eine Wehneltelektrode 3,dientzm^ Stoning der £ a ^ ^ die ^
des Elektronenstrahls der d"rc\^ Ablenk pu£n 4 zusammengeschweißt werden sollen
indenx-undy-Koord« durch die schraffierte Fuge 20* angedeutet istsierung dient die Elektronen!« 5. ν in dLnen das Hier bedeutet ,»t der momentane Winkel des Aufsind die drei ^^f^'^^SmA- treffpunktes des periodisch umlaufenden Elektronend dBrennpunkt tie η x.y.Ebenc in bezug auf die emgetra-
Katode auf negativem Potential von etwa 15OkV ng Verhältnisse deutlicher herausgeliegt. Eine Wehneltelektrode 3,dientzm^ Stoning der £ a ^ ^ die ^
des Elektronenstrahls der d"rc\^ Ablenk pu£n 4 zusammengeschweißt werden sollen
indenx-undy-Koord« durch die schraffierte Fuge 20* angedeutet istsierung dient die Elektronen!« 5. ν in dLnen das Hier bedeutet ,»t der momentane Winkel des Aufsind die drei ^^f^'^^SmA- treffpunktes des periodisch umlaufenden Elektronend dBrennpunkt tie η x.y.Ebenc in bezug auf die emgetra-
gene positive x-Richtung.
8 De l r Elektronenstrahl wird z.B. kreisförmig über
P»nktef des Elektronenstrahls angebrachte Sonde
mmmt die Sekundärelektronenstrahlung auf und b.ldet
eine dieser proportionalen Spannung Us. Da der Elektronenstrahi periodisch über die noch nicht geschweißte Fuge
steift, ändert sich impulsartig mit
der Frequenz der kreisförmigen Ablenkung des Eleklronens?rahls
die Sekundärstrahlung. Der zeitliche
Verlauf dieser Spannung U5 ist in F i g. 4 dargestellt.
,5 Diese periodische Signalspannung ist oberwellenhaltig,
das entsprechende Frequenzspektrum zeigt F i g. 5. Der Oberwellengehalt ist abhängig von der
Tiefe der Modulation der Sondenspannung U, nach
g Fig. 4 und diese wiederum von der Fokussierung des Strahls. Von diesem Frequenzspektrum wird im
Verstärker nur die Grundwelle verstärkt und ausgewertet. Weicht die Lage des nicht ausgelenkten Elektronenstrahls
von der Mitte der Fuge ab, ergibt sich d Sondcnsignal eine abweichende Phasenlage
. Svnchrondemodulatoren 16,17, derart, daß
den diese in Zusammenwirken mit der zugeführten Referenzphase
für die x- bzw. y-Koordinate ein Steuerfür die Anlricbsmotoren Μχ
bzw. M5. zur
Nachführung des Werkstückes abgeben.
Nachdem die automatische Führung des Werkslückes
in der .v- und v-Koordinate besprochen wurde. ^^ ^.^ ^^ ^ Verfahfens
die automatische Fokussierung des Brennpunktes in ^^ ^ ^ ^^^ ^ Hflfc ^ F. 2 und 7 bi „
g Fotodioden>
Foto. 45 näher erläutert werden. In Fig. 7 ist die zeitliche
oder sichtbares Zuordnung von Impulsen gezeigt, die von einem Impulsgenerator 13 an die verschiedenen Stufen geführt
sind. Zur automatischen Fokussierung wird eine altemierende Impulsspannung υ an ein|n Verstärker
23 gegeben, der den" FokufsieUom /, periodisch
Mittelwert aus erhöht und erniedrigt. Im Rhythmus werden von dem ImpulsgenerafOf 13 durch y
alternierende Impulsfolgen U3 und U4
Verstärker 24,25 wechselseitig |etastet, die ein
Sondensignal geliefertes Oberwellengemisch aus dem Verstärker 26 verstärken und auf den Brücken-
^ demodulator 27 geben. Der Verstärker 26 hat eine
ξ Sonden. Durchiaßkurve mit der relativen Verstärkung V nach
Korrektur- Fig. 8. Die Eckfrequenzen dieses Bandpasses sind
M f My entstehen, 6o zweckmäßigerweise etwa gegeben mit dem 5- und
S Werkstück so weit ver- 50fachen der Grundfrequenz des periodischen Signals
em Weλs ^^ (Modulationssignal). DerBrückendemodulator 27 ver-
t gleicht die beiden Ausgangsspannungen der beiden
Verstärker und gibt die daraus gewonnene DifTerenzverdeut- 65 J-jJ^^^«^» » - Verstärker
welcher fur >
lenkstrom /, liefert. Bei
lenkströme entsteht bei
x- und y-Ablenksysteme
für den Elektronenstrahl Diese
kung kann wa H hrend.des m A R rS^
handen sein ^^™ B1^SdS
können die Schwingungen
«tor 13 duichSp^ung^te ^ Vorzugsweise sollte ^^^ . Ordnung von 1 . 20 hegen, um
BearbdtungsvOigang zu storen.
«tor 13 duichSp^ung^te ^ Vorzugsweise sollte ^^^ . Ordnung von 1 . 20 hegen, um
BearbdtungsvOigang zu storen.
^ ZT7tZZZl^trZ Zn lern Egonen-Sonde
14 vorgesfhe?'k^d^strahlung auffängt und
strahl verursachte Sekund^™11?"« Verst>ker 1S
ein dieser proportionales Signal Jan vema«
zuführt. Als bonaen sind <-£*£ öt
Szintillationszähler j
strahlen oder anderen
strahlen oder anderen
gungen od n er..^^
transisloren fur Intrarot
transisloren fur Intrarot
Licht denkbar. rwrhlaßkurve mit der
Der Verstarker 15, dessen DurchlaBkummt
relativen ^^»»e^^^^Ldgnai
verstärkt aus dem oberwe««"»"« |
die Grundschwingung Z1 und ^ «ese zwei^y
chrondemodulatoren 16,17 zu denen^J
schwingung das der *- bzw. y-Koordmate
chende Modulationss^gnal zugde^t w»^d
Weise wird das Sondensigna1 nacl^de°
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verstärkt, so daß
der f«*'?^
Signa s und den
Signa s und den
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die den Arbeitsüsch ^
die den Arbeitsüsch ^
diiem Vorgang um eine auto-"^^Wktücks
was mit Hilfe
handelt
licht werden solL wi„kürlich in der Arbeits-
ebeüei y des Werkstücks angenommene Verlauf
Nachfolgend soll der'Vorgang der automatischen Fokussierung erläutert werden.
In F i g. 9 a ist der noch nicht ausgeregelte Zustand
des Fokussierstromes /, dargestellt, da lisl und /Sll„
noch stark voneinander abweichen.
Periodisch wird nun der Fokussierstrom symmetrisch vergrößert und verkleinert, so daß der Elektronenstrahl
mehr oder weniger defokussiert auf die Werkstückoberfläche auftrifft, wie dies unter der
Kurve für den Strom I2 angedeutet ist. Als Folge
davon entsteht beim jeweiligen Überstreichen des Elektronenstrahls über die Trennfuge ein Sondensignal
t/.s, dessen Zeitfunktion darunter aufgezeichnet
ist mit von der jeweiligen Fokuslage abhängigen Modulationstiefe. Daraus entsteht ein mehr oder
weniger oberwellenhaltiges Sondensignal L/s, dessen
Frequen/Iunktton entsprechend der genauen Darstellung
nach F i g. 5 vereinfacht aufgezeichnet ist.
Zunächst soll die linke Seite der Fig. 9a besprochen
werden, bei der der Brennpunkt des Elektronenstrahls durch kurzzeitige Erhöhung des Linsenstromes
/r nach oben getastet ist. Es erfolgt eine flache Modulation des zeitlichen Verlaufs der Sondenspannung.
Dadurch hat die entsprechende Frequenzfunktion weniger Oberwellen, so daß nach Durchlaufen des Bandpasses eine kleine Spannung l/s
an den unten angedeuteten Gleichrichter gelangt, der eine kleine positive Spannung abgibt.
Die rechte Seite der F i g. 9 a stellt den Zustand für eine kurzzeitige Erniedrigung des Linsenstromes lz
dar, wodurch die Brennweite des Elektronenstrahls vergrößert wird. Dadurch wird die Zeitfunktion der
Sondenspannung Us steiler und dadurch ihr Oberwellengehalt
erheblich größer, so daß nach Durchlaufen des Bandpasses dem zweiten Gleichrichter im
Brückendemodulator eine größere Wechselspannung zugeführt wird, was eine größere negative Richtgleichspannung
zur Folge hat. Die aus beiden Richtgleichspannungcn resultierende Differenzspannung AU ist
im ungeregelten Zustand daher negativ, wie unten in F i g. 9 a angedeutet ist.
Die mittlere Spalte stellt die Verhältnisse zwischen den Schaltimpulsen dar, wie sie sich ergeben würden,
wenn man bei dem Linsenarbeitsstrorn — während
des Schweißens — und gleichzeitig periodisch ausgelenkten Elektronenstrahl mißt. Der Oberwellengehalt
ist dann ein Maß für den vertikalen Abstand des Brennpunktes von der Werkstückoberfläche. Für
den Abstand Null, d. h. bei optimaler Fokussierung nach F i g. 9 b im geregelten Zustand würde dann das
symbolisch angedeutete Meßinstrument für die Sondenspannung Ό's den Maximalwert anzeigen.
Die Fig. 10 und 1 1 zeigen entsprechend den Ausführungen
zu Fig.1) die Verhältnisse für eine gewollte Verschiebung des Brennpunktes in das Werkstück
hinein (Fig. 10) bzw. aus dem Werkstück
heraus (Fig. 11), indem eine unsymmetrische Tastung
des Linsenstromes vorgenommen wird.
Die Fig. 9b. 10b und Ub stellen jeweils den
ausgeregelten Zustand dar.
Die Fokusautomatik ist bestrebt, den Fokus für
ίο den nicht getasteten Arbeitsbereich derart einzustellen,
daß die beiden für die Gewinnung der Meßsignale getasteten Fokuslagen zu beiden Seiten der
mittleren Oberflächen des Werkstücks spiegelbildlich zu liegen kommen.
Voraussetzung für die automatische Fokussierung ist die Existenz von Unebenheiten auf der Oberfläche,
wie sie beispielsweise beim kreisförmigen Ablenken des Elektronenstrahls während des Schweißens
der Fuge zwischen zwei Werkstücken gegeben ist.
Durch zeitliche Steuerung des Ablenksignals und des Linsenstroms mit kleinen Tastverhältnissen wird in
Verbindung mit einer gleichzeitigen, impulsartigen Herabsetzung des Stromstrahls vermieden, daß diese
Steuersuchsignale auf dem Werkstück nennenswerte Spuren hinterlassen.
Wie in Fig. 2 angedeutet, kann die Intensität des
Elektronenstrahls in der Elektronenstrahlkanone 30 durch den Impulsgenerator 13 über einen Verstärker
29 während der Meßphase abgeschwächt werden.
Zur synchronen Steuerung der automatischen Führung des Brennpunktes und zur Erzeugung der für
das Verfahren notwendigen Torsignale ist ein Impulsgenerator 13 vorgesehen, wie er z. B. in F ig. 12 dargestellt
ist.
Die in Fig. 12 eingetragenen Positionen beziehen
sich auf die an den betreffenden Stellen anliegenden Signale, wie sie unter der gleichen Numerierung in
Fig. 13 für die einzelnen Ausgänge herausgezeichnet sind.
Zur Verbesserung der automatischen Steuerung des Brennpunktes kann es vorteilhaft sein, die Größe des
z. B. vom Brennpunkt beschriebenen Kreises derart zu regeln, daß der Radius vergrößert wird, wenn der
Brennpunkt die Fuge noch nicht erreicht, oder z. B.
durch schnelle Richtungsänderung der Fuge diese verlassen hat und beim Auftreffen auf die Fuge automatisch
wieder auf seinen optimalen kleinen Wert gebracht wird. Hierdurch ist eine selbsttätige Anpassung
des Suchkreises an die geometrischen Abmessungen der Fuge möglich.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Verfahren zum Bearbeiten und/oder Messen
von Werkstücken aus Metall oder Kunststoff mittels eines Elektronen- oder Laserstrahls, dessen
Brennpunkt durch Ablenkmittel in drei Raumkoordinaten x, y, ζ bewegbar ist, wobei die z-Koordinate
mit der Richtung des nicht ausgelenkten, unmodulierten Strahls zusammenfällt, bei dem
zur automatischen Führung des Brennpunktes des Elektronen- bzw. Laserstrahls dieser in Richtung
der ;c-Koordinate periodisch mit der Frequenz fv
in Richtung der y-Koordinate periodisch mit der Frequenz f2 und in Richtung der z-Koordinate i$
periodisch mit der Frequenz/3 ausgelenkt wird
und bei dem eine Sonde die vom Werkstück ausgehende Sekundärstrahlung aufnimmt und ein
dieser proportionales Signal über einen Verstärker mittelbar einen Korrekturstrom für die Fo- ao
kussierung in der z-Koordinate erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die von der
Sonde (14) gelieferten Signale über einen Bandpaßverstärker (26) mit einem Durchlaßbereich für
die Oberwellen der Sekundärstrahlung zwei glei- as
clien Verstärkern (24, 25) mit Signaltorschaltungen zugeführt werden, die alternierend mit der
Frequenz /3 und damit synchron zur Ablenkung in Richtung der z-Koordinate getastet werden,
und daß an den Verstärkern (24, 25) Ausgangsspannungen entstehen, die mittels eines Brückendemodulators
(27) verglichen werden, und eine dadurch gebildete Differenzspannung über einen weiteren Verstärker (23) dem Korrekturstrom für
die Fokussierung in der z-Koordinate erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz /, gleich der Frequenz
f., ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Amplituden für die Auslenkung in der jc-Koordinate und für die Auslenkung
in der y-Koordinate gleich groß sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkungen in der ^-Koordinate
und in der y-Koordinate gegeneinander um .-τ/2 phasenverschoben sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden
der periodischen Auslenkungen in der x- und y-Koordinate getastet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt in Richtung
der z-Koordinate mit einer Frequenz /3 symmetrisch zu seiner Arbeitslage ausgelenkt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt in Richtung
der z-Koordinate mit einer Frequenz/., unsymmetrisch zu seiner Arbeitslage ausgelenkt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche I, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz
/., zur Auslenkung des Brennpunktes in Richtung der z-Koordinate wesentlich kleiner ist
als die Frequenzen J1 und /2 der Auslenkungen in
den .r-y-Koordinaten.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt
in Richtung der z-Koordinate impulsartig ausgelcnkt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Schweißnaht
das Suchsig^al im Bereich φ±π ausschnittsweise zur oszillographischen Wiedergabe uud/oder zur
Helligkeitssteuerung nach Art eines Fernsehbildes verwendet wird, wobei eine zeilenweise Abtastung
der Schweißnaht in der jr-y-Ebene mit dem zellenförmigen
Raster des Fernsehbildes synchron verkoppelt ist.
11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daS die Größe des vom Brennpunkt als Projektion auf die mittlere Oberfläche
des Werkstückes beschriebenen Kreises derart gesteuert wird, daß der Radius des Kreises und somit
der Fangbereich vergrößert wird, wenn der Brennpunkt die Fuge noch nicht erreicht und bei
Auftreffen auf die Fuge automatisch wieder auf einen kleinen Optimalwert gebracht wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702013255 DE2013255C (de) | 1970-03-20 | Verfahren zum Bearbeiten, insb. zum Schneiden, Schweißen oder Bohren, und/oder Messen von Werkstücken aus Metall oder Kunststoff mittels eines Elektronen- oder Laserstrahles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702013255 DE2013255C (de) | 1970-03-20 | Verfahren zum Bearbeiten, insb. zum Schneiden, Schweißen oder Bohren, und/oder Messen von Werkstücken aus Metall oder Kunststoff mittels eines Elektronen- oder Laserstrahles |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2013255A1 DE2013255A1 (en) | 1971-11-18 |
| DE2013255B2 DE2013255B2 (de) | 1972-06-22 |
| DE2013255C true DE2013255C (de) | 1973-01-18 |
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