DE2016093A1 - Verfahren und Vorrichtung zur thermi sehen Matenalbehandlung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur thermi sehen MatenalbehandlungInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Materialbehandlung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen Materialbehandlung. Sie bezieht sich weiterhin auf
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der thermischen Behandlung bzw. Bearbeitung von Werkstücken wird im allgemeinen vorbestimmten Stellen eines
Werkstücks Wärmeenergie aus geeigneten Energiequellen zugeführt, deren Leistungsfähigkeit zur Er ielung des gewünschten
Bearbeitungsergebnisses bei vorgegebener Bearbeitungszeit ausreichend hoch bemessen sein muß, oder man
erzeugt die erforderlich nohe Wärme am oder im Werkstück in der Weise, daß man geeignete nichtthermische Energieträger
auf das Werkstück mit dem Ziele der Umsetzung der zugeführten Energie in Wärme einwirken läßt. Derartige
Prozesse werden stets nach Maßgabe des angestrebten Be-
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ORIGINAL INSPECTED
JL "*- ■■"
arbeitungsergebnisses sowie unter genauer Berücksichtigung der jeweiligen Werkstoffeigenschaften, insbesondere des
Absorptionsvermögens, der spezifischen Schmelz- und Verdampfungswärme, der Wärmeleitzahl und dergleichen durchgeführt.
Es sind bereits Werkstoffbearbeitungsverfahren bekannt",
bei denen mit Vorteil Ladungsträgerstrahlen, wie Elektronen- oder Ionenstrahlen, als thermische Energiequellen,
verwendet werden. Mit Hilfe derartiger Energiestrahlen
können beispielsweise Schweißungen, formverändernde Bearbeitungen
oder auch Oberflächenbehandlungen von Werkstücken in wirkungsvoller Weise vorgenommen werden.
Die Vorteile z*B. eines Elektronenstrahls als thermisches Werkzeug
für die Behandlung und Bearbeitung von Werkstücken sind in erster Linie darin zu erblicken, daß der
Elektronenstrahl trägheitslos steuerbar ist und daß sich mit ihm extrem hohe Leistungsdichten erzielen lassen,
QP
welche in der Größenordnung von etwa 10 ///cm liegen
können. '
Weiterhin hat es sich beispielsweise gezeigt, daß mit Hilfe von Elektronenstrahl-Einzeiimpul'sen feinste Bohrungen
in Metall- oder auch Kunststoff-Folien hergestellt werden . können. Bei den meisten. Werkstoffen kann hierbei ein Verhältnis
Bohrlochdurchmesser
Bohrlochtiefe (= Dicke der Folie) von 1:10 ohne weiteres erzielt werden.
Gleichfalls konnten bereits plätten- oder folienförmige
Werkstücke durch Bearbeitung mittels zeitlich sehr kurzen Elektronenstrahl-Einzelimpulsen mit einer Vielzahl von
Perforationsbohrungen pro Flächeneinheit versehen werden.
■-■■" ■ - ~5 -
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Derartige thermische, formveründernde Bearbeitungen gelangten
bisher lediglich an Einzel-Z/erkstücken oder bestenfalls
an Serien mit sehr begrenzten Stücksanien zur Durchführung.
Häufig besteht jedoch die Forderung, beispielsweise eine große Anzahl von gleichen Werkstücken in jeweils gleicher
Weise zu behandeln bzw. zu bearbeiten, wobei vor allem die
erforderliche Gesamt-Bearbeitunp-szeit eine wesentliche Rolle
spielt, da diese Bearbeitungszeit naturgemäß aus Kostengründen
möglichst gering gehalten werden soll. Um beim Beispiel der Herstellung von Perforationsbohrungen in
platten- oder folienförmigen Werkstücken zu bleiben, so ist gerade bei einem solchen Bearbeitungsverfahren die Erzielung
einer sehr hohen Perforationsrate, d.h. die HersteLlung einer sehr hohen Anzahl von Löchern pro Zeiteinheit,
sehr erwünscht. Eine Steigerung dieser Perforationsrate kann jedoch bei Anwendung der bisnerigen Methoden
nicht beliebig vorgenommen werden, da der Abtragvorgang pro einzelnes Bohrloch einmal von der Art und den besonderen
Eigenschaften des jeweiligen Werkstoffs und zum anderen
auch von der Platten- bzw. Folienstärke in beträchtlichem
Maße abnärigig ist. Infolgedessen stößt die Absicht,
beispielweise die Herstellung von mittels impulsförmig
zur Einwirkung kommenden fcnerglestranlen perforierten
fol lonförmlgen .Verks tacken, insbesondere von endlosen
.Verkijtoffbarmen, In einer \rt Serienfertigung oder Massenproduktion
auf zu;; l?iririri and üierbei die Bearbeitungszeit
dur-wu i'.rzieLurig einer -lijni1 no hen Perforationsrate entsprechend
kurz zu haiv.on, auf rocht erheblich;) Schwierigkeiten,
Uu; el üj3er Ta b'snoao Le rau a ins^b die dor vorliegenden Erfind'im·;
y,a>.?riuu\κ 1 l-■;_·=:ade \ufgabe, welche ganz allgemein
Karin 'U 3·:>::\ί·.:ι ϊ::>ΐ t :·1:ΐ neues /erfahren zur thormischen
..Ia t,:T· i al beu·'.-:! 1.uii.-τ -ui 'u^e^sii^ das aich in besonderem Maße
für -■ rbuMi^i.i ^ Wi'..y: ;:di!;ag£:a bzw. Bearbeitungen der ver··
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BAD ORIGINAL
schiedensten Arten eignet und bei dessen Anwendung sich
eine relativ kurze Gesamt-Behandlungsdauer pro Behandlungsserie einhalten läßt.
Gemäß der Erfindung wird ein zu behandelndes Werkstück der zum thermischen Behandeln dienenden Energie ^lediglich
durch freie Öffnungen.,"'die in mindestens einem vorbearbeiteten,
in unmittelbarer Nähe des Werkstücks anzuordnenden Hilf-swerkstück enthalten sind, zugänglich gemacht und zur
gleichzeitigen Erfassung mehrerer öffnungen des Hilfswerkstücks wird die Energie über einen entsprechend ausgedehnten
Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt.
Das erf^ndungsgemäße Verfahren erlaubt somit in einfacher
und wirkungpypller Weise die thermische Behandlung eines
Werkstücks an mehreren und erforderlichenfalls an beliebig
vielen Stelen des Wertstücks gleichzeitig. Das Verfahren
erweist sich Sbnit vor allem in solchen Fällen als äußerst
vorteilhaft * in denen z.B. an einer Vielzahl von Beziandlungs-
bzw. Bearbeitiingsstellen eines Werkstücks jeweils
das gleiche BehandlungB- bzw.' Bearbeitungsergebnis erzielt
oder wenn eine große Anzahl derartiger Werkstücke serienmäßig
behandelt bzw. bearbe itet werden soll.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann es beispielsweise' genügen, wenn die zur Materialbehandlung dienende Energie
über wenigstens einen im wesentlichen eindimensionalen Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt wird.
Hierdurch werden dann die in diesem Oberflächenbereich befindlichen, also beispielsweise in einer "Linie" aufeinanderfolgenden
Öffnungen des Hilfswerkstücks erfaßt und die Energie kann an den durch diese Öffnungen definierten
-Behandlungspunkten des Werkstücks auf dieses zur Einwirkung gebracht werden.
-..-.■■- 5-1
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Andererseits kann die zur Materialbehandlung dienende Energie
aber auch über mindestens einen zweidimensional en Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt werden,
was in manchen Anwendungsfällen von Vorteil ist.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorzugsweise dadurch rekennzeichnet, daß
mindestens ein scnablonenartig ausgebildetes Hilfswerkstück
vorgesehen ist, das eine vorgegebene Anzahl von durchgehenden Ausnehmungen aufweist, deren Orr'ßen und Formen dem beabsichtigten
Behandlungs- bzw. Bearbeitungsergebnis an einem zu behandelnden Werkstück entsprechend ausgeführt
sind und die für die zum Behandeln dieses Werkstücks dienende Energie voll durchlässig sind, während das Hilfswerkstück
selbst durch diese Energie nicht beeinflußbar ist; ferner ist diese Vorrichtung auch noch dadurch gekennzeichnet,
daß das schablonenartige Hilfswerkstück gegenüber
der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks angeordnet ist und daß sicn auf der dem vVerkjtück abgewendeten oeite
des liilfswerkstücks mindestens eine Energiequelle befindet,
deren Energie innerhalb eines wenigstens eindimensional
ausgedehnten Bereichs durcn Ausnehmungen des liilfswerkstücks
hindurch auf das vVerkstück einwirken kann.
JJas erfindungsgemäße Verfahren eröffnet im übrigen eine
Keihe von Möglichkeiten der thermischen Benandlung bzw. Bearbeitung von Werkstücken, da man die zur Materialbearbeitung
dienende Energie auf verschiedene //eisen durch die öffnungen des Hilfswerkstücks hindurch auf das vVerkstück
einwirken lassen kann. Eine Möglichkeit besteht darin, daß die Energie über den bzw. die jeweils vorbestimmten
Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks gleichmäßig verteilt
wird. Weiterhin kann die Energieverteilung über den bzw. die jeweils vorbestimmten Oberflächenbereiche
des Hilfswerkstücks während des Behandlungsvorgangs in
zeitlicher Abhängigkeit variiert werden.
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Mehrere verschiedene vorbes'timmte Oberflächenbereiche des
'Hilfswerkstücks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks können gleichzeitig mit"Energie behandelt werden.
In bestimmten Fällen kann es aber auch günstig sein, wenn mehrere verschiedene vorbestimmte Oberfläcnenbereiche des
Hilfswerkstueks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks
nacheinander mit Energie behandelt werden.
Weiterhin können mehrere verschiedene vorbestimmte- Oberflächenberei.che
des Hilfswerkstücks und damit auch des zu
behandelnden Werkstücks mit jeweils unterschiedlichen Energiedichten behandelt werden. Derartige Verfahrensvarianten
kommen beispielsweise bei reinen Oberflächenbehandlungen bzw» -bearbeitungen des Werkstücks vorteilhaft
zur Geltung. ■_._-'
Die Dauer der Einwirkung der zur Materialbehandlung dienenden Energie auf das Werkstück wird nach einer Weiterbildung
der" Erfindung sowohl unter Berücksichtigung der Art des
Materials, aus dem das Werkstück besteht, und des gewünschten Behandlungsergebnisses als- aucn unter Berücksichtigung
der relativ geringen Dichte der auf den bzw. auf die vorbestimmten Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks und damit
i
auf das Werkstück-einwirkenden Energie bemessen. Da jedoch beim erfindungsgemäßen Verfahren sbets mehrere Behandlungsstellen des Werkstücks.,..in der Regel eine Vielzahl solcher Stellen gleichzeitig behandelt bzw. bearbeitet werden, kann auf jeden Fall eine relativ kurze Gesamt-Behandlungsdauer pro Behandlungsserie garantiert werden.
auf das Werkstück-einwirkenden Energie bemessen. Da jedoch beim erfindungsgemäßen Verfahren sbets mehrere Behandlungsstellen des Werkstücks.,..in der Regel eine Vielzahl solcher Stellen gleichzeitig behandelt bzw. bearbeitet werden, kann auf jeden Fall eine relativ kurze Gesamt-Behandlungsdauer pro Behandlungsserie garantiert werden.
Der VerfaJärensablauf kann in vielen Fällen nun noch dadurch,
erheblich vereinfacht, und verbessert, vor allem aber
auch beschleunigt werden, daß das Werkstück relativ zum vorgegebenen Einwirkbereich der zur Behandlung dienenden
Energie bewegt wird. Hierbei kann es günstig sein, wenn das
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ßAD original
Werkstück gleichzeitig mit dem Hilfswerkstück relativ zum
vorgegebenen Einwirkbereich der zur Benandlung dienenden
Energie bewegt wird.
Zweckmäßigerweise werden bei vorgegebener räumlicn fester Lage des Einwirkbereichs der zur Behandlung dienenden
Energie Hilfswerkstück und vVerkstück kontinuierlich durch
diesen Einwirkbereicn hindurchgeführt. Vorzugsweise erfolgt diese Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit.
Die Bewegungsgeschwindigkeit von Werkstück und Hilfswerkstück
wird vorteilhafterweise na cn Maßgabe der über der Werkstückoberfläche vorhandenen Dichte der zur Behandlung
dienenden Energie, der erforderlichen Einwirkdauer dieser
Energie und der jeweiligen Durchmesser der im Hilfswerkstück enthaltenen freien öffnungen, durch welche die Energie
auf die 'Werkstücksoberfläche einwirkt, vorausbestimmt
und dementsprechend eingestellt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren lassen sicn die verschiedensten
Energiearten bzw. Energieträger zur thermischen Materialbehandlung bzw. -bearbeitung anwenden:
a) Heiße strömende Gase;
b) Eine strömende Flüssigkeit (z.B. eine öäure);
c) Elektromagnetische Strahlung, wie insbesondere Infrarotoder Laser-Strahlung;
d) Ultraschallwellen;
e) Ladungsträgerstrahlen, wie z.B. Elektronenstrahlen.
Das nach der Erfindung arbeitende Verfahren selbst kann mit großem Vorteil insbesondere verwendet werden:
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I. Zur abtragenden Materialbearbeitung;
II. Zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, vorzugsweise zum Gravieren; *
III. Zum Perforieren, vorzugsweise von Werkstücken in
Platten- oder IFolienform, z.B. von dünnen Eunststoff-Folien;
IV. Zur Herstellung von Kunstleder, das mindestens eine
mit Perforationslöchern sehr noher Lochdichte zu
versehende Kunststoffscnicht aufweist.
In einem solchen Anwendungsfalle wird man vorzugsweise
mit Ladungsträgerstrahlen, insbesondere Elektronen
strahlen.als Energiequellen arbeiten! Eine für diese Bearbeitungsmöglichkeit dienende Vorrichtung wird wei
ter unten noch im Rahmen eines Ausführungsbeispiels behandelt. -·"■_..
Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich mit besonderem
Vorteil zur thermischen Behandlung solcher Werkstücke einsetzen, die eine flächenmäßig größere Ausdehnung besitzen.
Ein Beispiel .Hierfür ist das Perforieren von endlosen,
folienförmigen Werkstoffbahnen, die,etwa aus laufender
Produktion kommen. Es wird Hierbei vorzugsweise von der.
bereits weiter oben erwännteh Möglichkeit Gebrauch gemacht werden, die Werkstoffbahn allein oder gleichzeitig mit dem
sciiiiblonenartigen Hilfswerkstück relativ zum vorgegebenen
Einwirkbereich der zur thermischen Bearbeitung dienenden
Energie zu bewegen. Insbesondere kann vorgesehen sein,
die Werkstoffbann kontinuierlich und mit konstanter Vor-3cnubf;oocnwindigkeit
durch diesen Bearbeitungsbereich hindurcnzubewegen. Bei einer zur Durchführung des erfindungs-
^emjjßen Verfanrens dienenden Vorrichtung können daher beispielsweise
unter der Voraussetzung, daß das schablonen-
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artig ausgebildete Hilfswerkstück feststehend angeordnet
ist und daß auch der Energiequelle eine räumlich feste Lage zukommt, Mittel zur kontinuierlichen Bewegung der
Werkstoffbahn durch den Einwirkbereich der zur thermischen Behandlung dienenden Energie vorgesehen sein.
Bei einer weiteren Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann das schablonenartige Hilfswerkstück beispielsweise eine derartige Ausbildung
und Anordnung aufweisen, daß es bei räumlich fester Lage der Energiequelle (bzw. der Energiequellen) fortlaufend
durcü. den Einwirkbereich der zur //erkstückbehandlung dienenden
Energie hindurchbewegbar ist, wobei weiterhin sowohl Mittel vorgesehen sind zur fortlaufenden Bewegung der
Werkstoffbahn durch den vorgegebenen Einwirkbereich der Energie als auch Mittel zur entsprechenden, gleichzeitigen
und gleichförmigen Bewegung der Schablone.
Vorzugsweise ist nierbei die Schablone als Endlosband ausgebildet,
das über entsprechend angeordnete Führungs- und Umlenkrollen geleitet wird.
Die Schablone kann aber auch in Form einer um ihre Mittel-
achse rotierbaren Trommel ausgebildet sein. Im letzteren Falle kann im Inneren der Trommel mindestens eine Energiequelle
angeordnet sein, deren Energie durch die im Trommelmantel vorhandenen Ausnehmungen hindurch auf die vorzugsweise
tangential an der äußeren Trommelmantelfläche vorbeifünrbare Werkstoffbahn einwirkt.
Im Falle, daß sich gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung innernalb der Trommel mehrere feststehende Energiequellen befinden, können diese so angeordnet sein,
daß ihre Einwirkbereiche vorzugsweise in gleichen Winkelabständen
voneinander über den Trommelumfang verteilt sind,
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20160B3 16
wobei an den entsprechenden äußeren Umfangsbereichender
Trommelmantelfläche jeweils verschiedene Werkstoffbahnen tangential vorbeiführbar sind. Mit Hilfe einer derartig
ausgebildeten1 Vorrichtung lassen sich also mehrere Werkstoffbahnen
gleichzeitig thermisch behandeln.
Es ist im übrigen zweckmäßig, die Durchlaufgeschwindigkeiten
des schablonenartigen Hilfswerkstücks und der Werkstoffbahn
bzw. der Werkstoffbahnen während des Hindurchbewegens
durch den jeweiligen räumlich.festliegenden Bearbeitungsbefeichs
aneinander genau anzugleichen. Bei der oben beschriebenen Vorrichtung kann daher vorzugsweise noch eine
zusätzliche Regeleinrichtung zur Synchronisierung von Umlauf
geschwindigkeit der trommeiförmigen Schablone und der Vorschubpescüwindigkeit
der Werkstof fbahn vorgesehen sein.
l»as erfindungsgemäße Verfahren und seine bereits vorsteaend
erwähnten Merkmale und Ausgestaltungen sowie darüber
liin-iUü noch eine Reihe weiterer vorteilhafter A.usführungs-
:t.*V1 iciikeitcin, insbesondere auch von zur Durchführung des
V'fTTnhrena dienenden Vorrichtungen werden nun an Hand der
r>;"ciü;unpen noch näher erläutert, in denen lediglich Aus-Γ'.hr
in/Tjbeispiele dargestellt sind,
Ks zeigen;
Fi g. 1 ocnematißch eine Anordnung eines thermisch zu bearbeitenden,
folienförmigen Werkstücks mit auf dessen
Überfläche aufgelegtem schablonenartigem Hilfswerkstüek;
. ·
2 eine Draufsicht auf das schablonenartige Hilfswerk-,
stück getaäß Fig. Ϊ;
_3 eine weitere AnordhungsmÖgliciikeit zur thermischen ,
■ ■ - 11 - -
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BAD
Bearbeitung von folienförmigen Werkstücken;
Fig. 4 eine weitere Möglichkeit zur thermischen Bearbei- '
tung eines folienfo'rmipen .'/erkatücks mit auf
dessen Oberfläche aufgelegter Schablone;
Fig. ^ eine spezielle Ausführungsmöglichkeit eines
schablonenartiR-en Hilf swerkstücks , insbesondere für Anwendungen von elektromagnetischer Strahlung
als Energieträger für die thermische Materia Ib ehand lung ;
Fig. 6 verschiedene mögliche Vorrichtungen zur Durch- und 7 führung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die
Bearbeitung von Werkstoffbahnen;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Stromdichteverteilung
über der Oberfläche eines schablonenar tigen Hilfswerkstücks, wenn als Energiequelle ein
Elektronenstrahlgenerator verwendet wird;
Fig. 9 verschiedene mögliche Ausführungen von Vorrichtun
und 10 gen zur Perforation von,endlosen Folienbahnen
mittels Elektronenstrahlen als Energieträger.
Gemäß Fig. 1 soll ein folienfÖrmiges Werkstück 1 unter Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Vielzahl von durchgehenden feinen Bohrungen versehen werden. Dies
wird dadurcn erreicht, daß unmittelbar auf die Oberfläche des Werkstücks 1 ein schablonenartig ausgebildetes Hilfswerkßtück
2 aufgelegt wird, das eine dem gewünschten Bearbeitungsergebnis entsprechende Anzahl von durchgehenden
Ausnehmungen 3 aufweist, und daß man durch diese Schablonenausnehmungen
3 hindurch gleichzeitig thermische Energie (schematisch, durch Pfeile 4 dargestellt) auf das vVerkstück 1
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-ir--
einwirken läßt, wodurch das Material an den unterhalb der
Schablonenausnehmungen 3 befindlichen Stellen des 'Werk-Stücks
1, von dem vorausgesetzt wird, daß es eine.genügende
Energieabsorptionsfähigkeit besitzt, hoch erhitzt wird
und schließlich schmilzt und verdampft. Die Schablone 2 selbst besteht aus einem Material, beispielsweise Metall
oder keramischem Material, das einen höheren Schmelz- und
Siedepunkt besitzt, als das zu bearbeitende Werkstück 1, so daß sie durch die thermisch wirksame Energie praktisch
nicht beeinflußbar ..ist, d.h., daß ah der Schablone keine
Formveränderungen während der thermischen Bearbeitung des
Werkstücks- erzeugt werden'. Gemäß dejn aus Fig. 1 ersichtlichen
Ausführungsbeispiel ist die Schablone 2 als dünne Platte ausgebildet, die eine vorgegebene Anzahl durchgehender
zylindrischer Bohrungen 3. jeweils gleichen Durchmessers
aufweist.
Die Anzahl der Schablonenbohrungen pro Flächeneinheit ist vorzugsweise innerhalb der Schablone konstante—Je nach Art
des gewünschten Bearbeitungsergebnisses kann die Schablone aber auch mit anders ausgeführten Löchern und/oder anderen
Lochdichten versehen sein. So kann beispielsweise die Anzahl der durchgehenden Bohrungen pro Flächeneinheit innerhalb
der Schablone variieren, d.h. die Lochdichte ungleichmäßig sein. Weiterhin können die Bohrungen innerhalb der
Schablone jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Aus der Fig. 2 kann eine Draufsicht auf die Oberfläche der
Schablone 2 mit ihren kreiszylindrischen Ausnehmungen 3 ent
nommen werden. .In der Praxis wird die Schablone meist eine
■wes'entlxeh größere Anzahl solcher Ausnehmungen besitzen.
Ein unmittelbares, berührungsdichtes Auflegen der Schablone
2; auf die Oberfläche des Werkstücks 1 während der Bearbei-
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ι» ■ . . ■' ■ ■ _-
tung hat unter anderem den Vorteil, daß die Schablone, vor
allem dann, wenn sie aus einem sehr gut wärmeleitenden ,
Material besteht, eine gewisse K nlwirkung auf das Werkstück
ausübt, so daß eine unerwünschte Übernitzung des //erkstücks während der Bearbeitung vermieden werden kann.
In der Fig. 3 ist schema tisch dargestellt, daß man auch
menrere, beispielsweise 2 werkstücke 1 und 6, mit jeweils auf ihren Oberflächen unmittelbar aufgelegtem schablonenartigem
Hilfswerkstück 2 bzw. 7, übereinander anordnen
und in dieser Anordnung mit durchgehenden Löcaern versehen
kann, wobei sich auf der dem //erkstück 5 abgewendeten Seite
der oberen Schablone 7 eine oder aucu mehrere der Einfaciineit
halber nicht dargestellte Energiequellen befinden.
Bei einer zur Herstellung von durcn menrere platten- oder
folienförmige .Verkstücke Hindurchgehend en Löchern dienenden
beispielsweisen Vorrichtung sind daher Mittel zur menrfachen,
mindestens zweifachen übereinanderanordnung von Schablonen in einem gegenseitigen Abstand vorpiesexien, der
mindestens gleicn der Dicke eines jeweils unterhalb einer
Jenablone anzuordnenden ,/erkstücks ist, wobei Ausbildung
und Abmessungen der Schablonen untereinander gleich sind und weiternin sind Mittel zur genauen gegenseitigen
Justierung der Schablonenboürungen der einzelnen Schablonen
vorgesehen.
Aus der Fig. 3 geht schließlich noch hervor, daß man unmittelbar unterhalb eines zu bearbeitenden Werkstücks 1
■zusätzlich eine plattenförmige Unterlage 5 anordnen kann,
die insbesondere der .'/ürmeableitung wahrend der tnermischen
Bearbeitung dient. Vorzugsweise wird diese Unterlage 5 gelcüii] t, was mittels bekannter Maßnahmen erfolgen kann.
JeIhstverotundIicn kann eine zusätzliche Unterlage auch
dann verwendet; werden, -venn nur ein einzelnes //erkstück
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zu bearbeiten ist« Hat man beispielsweise· dünne Folien zu
bearbeiten, so kann es. u.U. zweckmäßig sein, diese gut anliegend zwischen die Unterlage und Schablone einzubringen,
damit sieh die Folie bei Wärmeeinwirkung nicht unzulässig
ausdehnen kann. .
das erfindungsgemäße Verfahren für materialabtragende
Bearbeitungen, insbesondere mittels .Energiestrahlen einge-
\setzt, beispielsweise zur Herstellung von durch ein platten
oder folienförmiges Werkstück hindurchgehenden Löchern., so
kann es; von .-Vorteil'-sein, eine zusätzliche, unmittelbar
unterhalb des Werkstücks anzuordnende Unterlage zu verwenden, die aus einem bei Einwirkung der zur Bearbeitung des
iVerkstücks dienenden Energie verdampfenden oder gas- bzw. dampfabgebenden Material besteht. Hierdurch kann in vielen Fällen
die Abtragwirkung der Energie durch zusätzliche,
geschmolzene Material aus dem Bearbeitungsbereich hinmechanische
Kräfte unterstützt werden.
-.als weiteres Ausführungsbeispiel eine auf ei«-"
nnm »vorkstück 1 liegonde öcüablone 8, deren Bohrungen 9
Form haben, wobei sich der größte Durchmesser der
auf der der nicht gezeigten Energiequelle zugeon
Jeiteder Schablone 8 befindet/Unterhalb des
,'/erkstücks 1 ist wiederum eine Unterlage 5 angeordnet. Die
in Ιι'ίίξ-, 4 gezeigte ociiablOnenausbildung int beispielsweise
bei Verwendung von elektroinagetiecher ufcranlung-als Energieträger
von· Vorteil. "■■-.-'".-■-..■.
Handelt es sich um eine Laser-Straiilenquelle, mittels 4er ·
Werkstücke thermisch bearbeitet wenden sollen, kann es
weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Innenwandungen der konisch geformten Schablonenbonrungen mindestens über einen leil ihrer Höhe verspiegelt sind.
:■■ " i: :"'■■ ; " -■-.■"■ : ■■■■■: '' - : ■■·■ - 15 -
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Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer Anordnung zur Perforation
eines folienförmigen Werkstücks 10 mittels Laserstrahlung,
wobei der Übersichtlichkeit halber lediglich
eine einzige Bohrung der Schablone 12: dargestellt ist.
Diese Bohrung weist in ihrem oberen, der in Fig.· 5 nicht
eingezeichneten Laser-Energiequelle zugewendeten Bereich
eine ringförmige InnenwandverSpiegelung l'i- auf. Vorzugsweise
ist hierbei der Öffnungswinkel dieser Schablonenbohrung so gewählt, daß an der Innenvyandverajjiegelung 14 Totalreflexion
auftritt. i/iieiternin ist es vorteilhaft, wenn die
Innenwandverspiegelung IA- und der öffnungswinkel der konischen
Schablonenbohrung so gewählt und aufeinander abgestimmt sind, daß an der unteren, unmittelbar dem Werkstück
10 zugewendeten Öffnung der Schablone 12 eine Energiekonzentration in einem kreisringförmigen Bereich mit dem
Durchmesser des dem Werkstück 10 zugekehrten Endes der ochablonenbohrung erfolgt. Bei einer solchen Schablonenausbildung
werden nämlich die Randstrahlen a, a1 eines Laser-Stranlenbündels
13 am oberen, verspiegelten Bereich 14 der Scnablonenbohrung total reflektiert und verstärken hierdurch
die Strahlen b, b1 beim Auftreffen auf die Oberfläche der
Folie 10, so daß die erwähnte kreisringförmige Energiekonzentration zustandekommt. Diese bewirkt ihrerseits ein
Aufschmelzen des Materials in einem entsprechenden ringförmigen /iferkstückbereich, was praktisch einem Ausstanzen
gleichkommt. Wenn darüber üinaus unmittelbar unterhalb des
«Verkstücks 10 zusätzlich eine Unterlage 11 angeordnet ist,
so ist es auch noch möglich, daß diese Unterlage 11 an denjenigen Stellen, die den jeweiligen Schablonenbohrungen
direkt gegenüberliegen, jeweils konkav geformte Vertiefungen
15 aufweist, welche ihrerseits oberflächlich verspiegelt
sind. Insbesondere können diese Vertiefungen 15 als kleine Parabolspiegelcnen ausgebildet sein. Hierdurch
läßt sich ebenfalls eine zusätzliche Energiekonzentration
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im Werkstück bewirken, sobald ein ringförmiger .Verkstücksbereich
durch die Laserstranlung durchbohrt ist.
\ . Die fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrich-"#
tung zur thermischen Bearbeitung von Werkstücken, die eine
f flächenmäßig größere Ausdehnung aufweisen, z.B. von endlosen
f Werkstoffbahnen, unter Anwendung des Verfahrens gemäß der
ι ι Erfindung. Eine derartige Vorrichtung soll sich vorzugsweise
zur Herstellung einer Vielzanl von Perfor"tionsbohrungen
pro Flächeneinheit innerhalb einer folienförmigen viierkstoffbahn
eignen, wobei gleichzeitig eine sehr tone Bearbeitungs-
f geschwindigkeit gewährleistet werden soll. Bei der gezeigten
Vorrichtung wird daher eine in Form einer Trommel 16 ausge-
f bildete Schablone verwendet, deren Mantelfläche eine sehr
hohe Anzahl von-durchgenenden Ausnenmungen aufweist. Durch-'
messer und Formen dieser Ausnehmungen sind entsprechend den f ' 'beabsiciitigten Bearbeitungsergebnissen ausgefünrt. Die
■Trommel 16 ist so angeordnet, daß sie um ihre Zentralachse
rotierbar ist, wobei der -Antrieb mit BiIfe von in der Zeichnung
nicht gezeigten Organen erfolgt. Im Trommelinneren be-.
finden sich insgesamt M- feststehende Energiequellen 17 bis
. 20, die in der vVeise angeordnet sind, daß inre jeweils
durcn Blenden 25 bis 28 begrenzten Einvvirkbereiche in vVinkelabständen
von jeweils 90° voneinander über entsprechende . Umfangsbereiche der Schablonentrommel 16 verteilt sind. An
den durch die Energie-Einwirkbereiche bestimmten äußeren Umfanp;sbereicnen der Trommelmant el fläche werden jeweils zu
perforierende vVerkst off bahnen 21 bis 24 tangential vorbeigeleitet, wobei mit Hilfe einer nicht gezeigten Regeleinrichtung
bzw. Regeleinrichtungen die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 16 mit den jeweiligen Vorschubgeschwindigkeiten der. einzelnen Werkst off bahnen 21 bis 24- synchronisiert
viLTU. .Die Bewegungsrichtungen der Trommel 16 und der
Bannen 21 bis 24- sind jeweils an Hand der in der Fig. 6
einre^oicnneten pfeile erkennbar. · . '
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Im Falle der .Verkstoffbahn 21 oind tuch die zugehörigen
Führungs- und Vorschubrollen 2>
bis 32 eingezeichnet.
Eine weitere Ausführungsmcglichkeit einer Vorrichtung zum
Perforieren endloser Folienbahnen lf'£t sich aus der Fig. 7
entnehmen. Bei dieser Anordnung sind z.vei ro tier-bare
Trommeln 33 und 34- gleichen iJurcnmessers in geringem gegenseitigen
Abstand nebeneinander angeordnet, wobei ihre Rotationsachsen
parallel zueinander gerichtet sind. Die Mittel zum Antrieb dieser Trommeln zu einem gegensinnigen,
jedoch synchronen Umlauf sind der Einf^cnheit halber in
Fig. 7 nicht dargestellt worden. Beide Trommeln 33 und 34
weisen in ihren Mantelflächen jev/eils eine vorgegebene,
senr none Anzahl von durchgehenden Ausnehmungen auf, z.B.
zylindrische Bohrungen jeweils gleichen Durchmessers, her
Abstand zwischen den Mantelfläcnen der Trommeln 33 und 3^
ist nun so groß gehalten, daß er im wesentlichen der gemeinsamen
Dicke zweier parallel und unmittelbar neben- bzw. aufeinanderliegend geführter Folienbannen 39 und -'+O entspricht,
die beide gleicnzeitig durcn den Zwischenraum zwischen den Trommelmantelfläcnen kontinuierlich nindurchbewegt
.verden können. Die Führungs- bzw. Umlenkrollen für die
Folienbannen 39 und 40 sind mit 41 und '±2 bzw. 43 und 44
bezeichnet.
Im Innern der Trommeln 33 und y-\ ist je eine Energiequelle
35 bzw. 36 fest angeordnet und die von diesen Quellen erzeugte
Energie, z.B. gerichtete Ladungsträgerstrahlung
kann jeweils durch die Öffnungen eines Trommelmantels nindurcn auf die tangential an der zugehörigen äußeren
Trommelmantelfläche vorbeigeleiteten Folienbahn 39 bzw. 40 einwirken. Gegenüber der Innenseite eines jeden Trommelmantels
sind noch Blender^, 37 und 38 angeordnet, die den
jeweiligen Energieeinwirkbereich begrenzen.
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Im Falle der Verwendung eines gerichteten, steuerbaren Korpuskularstrahls,
insbesondere eines Elektronenstrahls, bei einem nach der vorliegenden Erfindung arbeitenden Materialbearbeitungsverfahren,
beispielsweise zum Perforieren von Kunststoff-Folien, insbesondere für die Kunstlederher-,
stellung, ist dafür Sorge-; zu tragen, daß der Elektronenstrahl
mit der erforderlichen Leistungsdichteverteilung im
Strahlquerschnitt auf die Oberfläche des schablonenartigen
Hilfswerkstücks auftrifft. Diesem Erfordernis kann durch
entsprechende Strahlausbildung Rechnung getragen werden,
indem beispielsweise Mittel zur Erzeugung eines'Elektronenstrahls
mit brausenförmiger oder auch ]inienförmiger
otrahlausbildung vorgesehen werden.
Die Möglichkeit einer brausenförmigen Strahlausbildung ist '
in der Fig. 8 schematisch dargestellt. Von einem als Dauerstrahler
ausgebildeten Elektronenstrahl-Erzeugungssystem 103 wird ein im Vertikalschnitt gezeigter Elektronenstrahl
10'! abgegeben, dessen Brennpunkt 105 nicht, wie üblich,
.auf einer »/erkstücksoberf lache liegt', sondern mittels nicht
UnV(V1Cr.:te] 1 ter, an sich bekannter elektronenoptischer Mittel
r> -l/i t.i ν -.veit über die Oberfläche einer vorperforierten Schablcii'-]0;::·
relegt ist, so d-iß es von diesem Brennpunkt 105
nu^r.'.'-u&ncl zu einer kegelformirren oder brnuscnförrnigen Auf-,ve"i
tun;" "und Aufspreiz-unp; des Elektronenstrahls kommt. Diese
mit. Ι·,/*· bezeichnete br-ausenförmige Strahlausbildung bewirkt
eine Verteilung der zur Bearbeitung eines Werkstücks 101
dionenuen Energie über einen entsprechend ausgedehnten,
flfiGiioninften Bereich der ochablonenoberflache. Die zugehörige,
grafisch dargestellte Stromdichteverteilung imBtrahlqüerschnitt
über der Gohablonenoberfläche ist. mit 106 bezeichnet.
Die Stromdichte- des auf das Werkstück 101 durch die Terror^ tionslöcher der Schablone 102 Hindurch, einwirkenden
Elektronenstrahls ist relativ niedrig und liegt vorzugsweise unter einem Ampere/cm . Auch die Beschleunigungsspannungiür
die Elektronen wird vorteilhafterweise relativ
109887/0693 β
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gering gehalten und liegt etwa im Bereich zwischen 10 kV
und 30 kV. Dementsprechend beträgt die Dauer der Einwirkung
des Elektronenstrahls auf das werkstück 101 einige Millisekunden,
z.B. 5 ms, wenn men davon ausgeht, daß das //erkstück
aus einer etwa 1,2 mm dicken Kunststoff-Folie besteht.
Vorrichtungen zum Perforieren fortlaufender, folienförmiger
Werkstoffbahnen mittels eines Elektronenstrahls in Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens s.ind in den Fig. 9
und 10 im Rahmen von Ausfährun^sbeispielen schematisch dargestellt.
Die in Fig. 9 gezeigte Ferforationsvorricntung weist eine
um ihre Mittelachse 63 rotierbare Trommel 4-6 auf, deren
Mantelfläche 61 über den gesamten Trοmmelumfang gleichmäßig
mit einer sehr hohen Anzahl von vorgefertigten Perforationsbohrungen versehen ist und in deren Inneren sich eine Elektronenstrahl
quelle 4-7 für linienförmige Stranlausbildung
befindet. Da diese Elektronenstrahlquelle 4-7 aus konstruktiven
Gründen so angeordnet ist, daß die Elektronen zunächst nicht in einer bezüglich des Tromrnelmittelpunkts radialen
Richtung abgestranlt werden, ist im Trommel inneren noch eine ein magnetisches Umlenkfeld für 90ö-UmIenkung erzeugende
Umlenkeinrichtung 48 vorgesehen, nach deren Durchlaufen der Elektronenstrahl 62 zu einer vorbestimmten Bearbeitungsstelle 58 gerichtet ist, wobei sein linienförmiger Strahlquerschnifct
beibehalten wird.
Die Bcarbeitungssteile 58 befindet sich innerhalb einer
mittels nicht gezeigter Pumpeinrichtungen evakuierbaren Bearbeitunrsk-unmer
59, in die auch die Trommelmantelflache 61
durcn zugehörige, in einer .Vand der Bearbeitungskammer vorhandene,
enge Schlitze 64· und 65 hindurch bei Rotation der Trommel ein- bzw. ausführbar ist. Der die Elektronenstrahl
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quelle 47 sowie die zugehörige Umlenkeinrichtung 4-8 jeweils
umgebende Teil der rotierbaren Trommel 46. liegt hierbei gänzlich innerhalb der Bearbeitungskammer 59· An einer der
Stirnseiten der Bearbeitungskammer 59 ist eine sich in Pfeilrichtung drehende Vorratsrolle 45 angeordnet, von der
eine zu perforierende, folienförmige 'Werkstoffbahn 54 kontinuierlich abwickelbar ist und mittels einer Anzahl beiderseits
der Bahn 54 befindlicher Führungs- und Vorschubrollen 57 in, die Bearbeitungskammer 59 hineingeführt und
durch diese hindurchgeleitet werden kann. Das, Hineinführen der Werkstoff bahn in die evakuierte Bearbeitungskanmier erfolgt
hierbei durch ein dieser Kammer vorgeschaltetes, zweistufiges Druckstufensystem 55» dessen prinzipielle
Funktionsweise von üblichen, im Vakuum arbeitenden Elektro_ nenstrahl-Werkzeugmaschinen her dem Fachmann b.ekannt .ist, so
daß sich nähere Erläuterungen hierzu erübrigen. In ganz
entsprechender Weise wird das Herausschleusen der Werkstoffbahn 54 nach Beendigung der Bearbeitung aus der ■ Bearbeitungskammer 59 über ein ausgangsseitig angeordnetes Druckstufensystem
56 vorgenommen, hinter dem sich eine //alze 53 zum
Aufwickeln der fertigen A'erks'toffbahn befindet.
Zum fortlaufenden Perforieren der Werkstoffbahn 54 an der
Beärbeitungsstelle. 58, wobei also die Elektronenenergie lediglich durch die Ausnehmungen in der Trommelmantelfläche
61 hindurch auf die i/Verkstoffbahn 54 einwirkt, wird sowohl
die Mantelfläche 61 der Trommel 46 als auch die tangential
an diese Mantelfläche herangeführte .Werkstoffbahn 54 kontinuierlich durch den definierten Einwirkbereich des-El.ektronenstrahls
hindurchbewegt., wobei zwischen der Mantelfläche 6l und der Werkstoffbahn 54 ein sehr geringer Abstand
besteht»"' ~ ■ ; ·
Mit Hilfe geeigneter, in der Zeichnung nicht dargestellter
Einrichtungen werden die durch die Leistungsdichte des ·
109887/0693 BÄD
Linienstrahls, die erforderliche ^nergieeinwirkdauer und die
Lochdurchmesser in der Tronnnelmantel fläche bestimmte Vorscnubgeschwindigkeit
der wcrks bof fbann 5/(- und die Umfangsgeschwindigkeit
der Trommel 46 in der weise syncnronisiert, daß in Bewegungsrichtung der Bann 5y+ gleichzeitig eine größere
Anzahl von Perforationsbohrungen erzeugt werden können,
beispielsweise 500 Bohrungen/cm .
Auf der Oberfläche des Trommel mantels sculagen sich im Verlaufe
der Bearbeitung kondensierte IvIaterialteilchen nieder,
die laufend mit Hilfe eines Abstreifers 52 von der Trommelmantelfläche
61 abgerakelt und in einen darunter angeordneten Auffangbehälter 51 geleitet werden. La außerdem die
Trommel 46 während ihrer Rotation durcn.ein in einer unmittelbar unter der Trommel angebrachten wanne 50 befindliches,
zur Aufnahme von »Verkstoffpartikeln geeignetes Lösungsmittelbad 49 gescnwenkt wird, können sämtliche Abtragreste von der
Trommelmantelfläche 61 entfernt werden.
Die in Fig. 10 gezeigte Vorrichtung zum fortlaufenden Perforieren
einer folienförmigen Merkstoffbann unterscheidet
sich gegenüber der in Fig. 9 dargestellten Vorrichtung hauptsächlich dadurch, daß nunmehr eine Einrichtung vorgesehen
ist, zufolge der die Werkstoffbahn 54 nicht mehr vollständig
in eine evakuierbare Bearbeitungskammer eingeschleust zu werden braucht. Zwar befindet sich auch bei der Perforationsvorrichtung
gemäß Fig. 10 das Ε1θ^Γοηβη3ΐΓ3η1--Ετζβμ-gungssystem
47, die zugehörige Umlenkeinrichtung 48 und der
diese Baugruppen jeweils umgebende Teil der rotierenden Trommel 46 mit ihrer vorperforierten Mantelfläche 61 notwendigerweise
innerhalb einer mittels nicht gezeigter Pumpeinrichtungen
evakuierten Kammer 59 , die Folienbahn 54 wird jedoch lediglich über eine in der oberen «fand der Kammer 59
befindliche, der B^arbeitungsateile 58 zugeordnete Öffnung
mit vakuumdichter Jjruckaufnahme geführt, wobei ein endloses,
— CLC. —
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über Ζ i/falzen 66 und 67 gespanntes, umlaufendes Stahlband
für den erforderlichen Andruck der Folienbahn y\ an die obere
Kammerwand sorgt» In dieser ffand sind außerdem in.entsprechend
en Öffnungen"kleine Führungsrollen 68 in vakuumdichter
Anordnung zum kontinuierlichen Vorschub der Folienbahn 54
an der Bearbeitungsstelle 58 vorbei gelagert. Di6 Vorschubgeschwindigkeit der Folienbahn 5^». die Umfangsgeschwindigkeit
der Trommel" 46 und .die-Laufgeschwindigkeit des Stahlbandes
60 sind mit Hilfe nicht gezeigter-, an sich bekannter
Regeleinrichtungen miteinander synchronisiert.
Die übrigen Bestandteile der in Fig. 10 gezeigten Perforationsvorrichtung
für folienförmige Werkstoffbahnen stimmen '
mit den bereits an Hand der Fig. 9 erläuterten Teilen überein.
Ks ist lediglich.noch zu erwähnen, daß für das Elektron-nnti-anl-Krzeugungssystem
47 noch ein gesonderter Auffänger vl' . ΓU-T etwaige in dieses -3tystem von der Boarbeitungsstelle
jh ίκ i' eindx^inßendes Ah4.,rn.ftkondens-Tt vorgesehen ist, das
••(•irj ί*·1ί3*Α'ί:·Ιαο mittels nicxit rezoip:tnr mochnnischer I'umpen
UR-:: '-oüfiPidf-rn oder der^leicnon kontinuierlich oder in
■■'eeii^rif-tfm Interval 1 en entfernt wurden kann.
Ι;:; *';brirren wind die m-'glicnen Äusführun^sirton für nach der
i'lx'f inauw* nvhoiteüae ierfoi'ationsvorriciitunpjon nicht auf die
ia dan Efticxinungön gezüiF^tDn Beispiele beschränkt, sondern
Qü"..aind noch eine B'eUm von im lianmen der iirfindung liegenden'
Variationen denkbar. 00 könnte beispielsweise bei festsbehendangeordneter
Jchablone eine Einrichtung zum periodischen
Ablenken des jilektronenstrahls über die ochablonenoberfläche
vorgesehen sein» Des weiteren konnte es bei bestimmten
Änwendungsfallen günstig sein, wenn bei feststehend
angeordneter.3cfjablone eine iiinrieh.tung zur Bewegung der
Stpaialquelle vorgesehen ist.; " .'. ■ :
Λ ".-" ■' : ,""" ""-■"'.■ - Ansprüche «
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Claims (1)
- AnsprücheVerfahren zur thermischen Materialbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu benandelndes Werkstück der zum thermischen Behandeln dienenden Energie lediglich durch freie,Öffnungen, die in mindestens einem vorbearbeiteten, in unmittelbarer Nähe des Werkstücke anzuordnenden Hilfswerkstücks enthalten sind, zugänglich gemacht wird und daß zur gleichzeitigen Erfassung mehrerer Öffnungen des Hilfswerkstücks die Energie über einen entsprechend ausgedehnten Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt wird.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Materialbehandlung dienende Energie über wenigstens einen, im wesentlichen eindimensionalen Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt wird.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Materialbehandlung dienende Energie über mindestens einen zweidimensionalen Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt wird.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Materialbeliandlung dienende Energie über den bzw. über die jeweils vorbestimmten Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks gleichmäßig verteilt wird.5. Verfahren nach einem der vorangexienden Ansprüche, dadurch gekennzeicixnet, daß die Energieverteilung über den bzw. Ub(U1 die jeweils vorbestimmten Oberflächenbereiche des iii] fswerkstücks während der Behandlung in zeitlicher Ibh.vngigkeit variiert wird.109887/0693 ßAn rtBAD ORIGINAL6. Verfahren nach, einem der vorangenenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verscniedene, vorbestimmte Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks gleichzeitig mit Energie . behandelt werden.7· Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verscniedene, vorbestimmte Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks nacheinander mit Energie behandelt werden*8. -Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verscniedene, vorbestimmte Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks mit jeweils unterschiedlichen Energiedichten behandelt werden.9· Verfahren nach einem der vorangenenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Einwirkung der zur Materialbehandlung dienenden Energie auf das Werkstück sowon! unter Berücksichtigung der Art des Materials, aus dem das Werkstück bestent, und des gewünschten Behandlungsergebnisses als auch unter Berücksichtigung der relativ geringen Dichte der auf den bzw. auf die vorbestimmten Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks und damit auf das Werkstück einwirkenden Energie bemessen wird.10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ferkstück relativ zum vorgegebenen Einwirkbereich der zur Behandlung dienenden Energie bewegt wird.11.. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück gleichzeitig mit dem- 3 109887/0693■ BAD ORIGINALHilfswerkstück relativ zum vorgegebenen Einwirkbereich, der zur Behandlung dienenden Energie bewegt wird.12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurcn gekennzeichnet, daß bei vorgegebener, räum]icn fester Lage des Einwirkbereichs der zur Benandlung dienenden Energie.Hilfswerkstück und /Werkstück kontinuierlicn durch diesen Eiriwirkbereich Hindurch geführt werden.13· Verfahren nach einem der Ansprüche IO bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt.14. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bez/egungsgeactLv/indigkeit nach Maßgabe der über der //erkstücksoberflücrie vorhandenen Dichte der zur Behandlung dienenden Energie, der erforder1ichen Eiriwirkdauer dieser Energie und der jeweiligen Durchmesser der im Hilfswerkstück enthaltenen freien Öffnungen, durch welche die Energie auf die ."/erkstücksoberfläcne einwirkt, vorauabestiramt und dementsprechend eingestellt wird.15. Verfahren nacn einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger für die zur Materialbehandlung dienenden Energie heiße, strömende Gase vorgesehen sind.Ιό. Verfahren nacn einem der Ansprüche 1 bis 141 dadurch gekennzeichnet, daß als Energieträger eine strömende i'L'issigkeifc vorgesehen ist.· VoPfTi1TOn nacu einem der Ansprüche 1 bis l'i, dadurch gekf'nriüe Lcnne fc, daß als Energieträger elektromagnetische ' ■itr-'iulurv vorgesehen ist.109887/0693- 4 BAD ORIGINAL18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurcn gekennzeichnet, .daß als Energieträger Infrarot-Strahlung vorgesehen ist.19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Energieträger Laser-Gtr-aiilung vorgesehen ist.20. Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge-.... kennzeichnet, daß als Energieträger Ultraschallwellen \ vorgesehen sind. .21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge-kennzeichnet, daß als Energieträger Ladungsträger-Strahl ; len vorgesehen sind. .22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß'' ; als JEäiergieträger Elektronenstrahlen vorgesehen sind.2.5. Verfahren nach einem der vorangenenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zur abtragenden Materialbearbeif^ verwendet wird.rJi.. Verfahren nacn einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, vorzugsweise zum Gravieren, verwendet wird.i:iy* Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Perforieren, vorzugsweise von »V'->rkstücken in Platten- oder Folienform verwendet wird.26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Perforieren von aus Kunststoff bestehenden dünnen Folien verwendet wird.27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeicnnet, daß es zur Herstellung von Kunstleder verwendet wird, das mindestens eine mit Perforationslöchern109887/0693 bad originalsehr xioiier Lochdichte zu versenende Kunststoff schlicht aufweist.28. Verfahren nach einem der vorangenenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine unmittelbar unterhalb des zu behandelnden »Verkstücks anzuordnende, insbesondere der Ableitung von jVärme dienende Unterlage verwendet wird.29· Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die. Unterlage gekühlt wird.30. Verfahren nach einem der vorangenenden Ansprüche, zur Herstellung von durch ein platten- oder folienförmiges Werkstück hindurchgehenden Löcnern, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter //eise eine zusätzliche, unmittelbar unterhalb des ,Verkstücks anzuordnende Unterlage verwendet wird, die aus einem bei Einwirkung der zur Behandlung des vVerkstücks dienenden Energie verdampfenden oder Gas- bzw. Dampf abgebenden Material besteht.31. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfswerkstück auf die Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks berührungsdicht aufgelegt wird.32. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Herstellung von durch platten- oder folienförmigen Werkstücke hindurchgehenden Löchern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Werkstücke mit Jeweils auf ihre Oberfläche unmittelbar aufgelegtem Hilfswerkstück übereinander angeordnet und in dieser Anordnung in der erforderlichen Weise mit Energie behandelt wer-(] on.109887/0693 'bad orkhnal33· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein schablonenartig ausgebildetes Hilfswerkstück vorgesehen ist, das eine vorgegebene Anzahl von durchgehenden Ausnehmungen aufweist, deren Größen und Formen dem beabsichtigten Bearbeitungsergebnik an einem zu behandelnden ferkstück entsprechend;ausgeführt sind und die für die zum Behandeln dieses /Werkstücks dienende Energie voll durchlässig sind, während das Hilfswerkstück selbst durch diese Energie nicht beeinflußbar ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfswerkstuck . gegenüber der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks -■" angeordnet ist und daß sich auf der dem Werkstück abgewendeten Seite des Hilfswerkstücks mindestens eine Ener-* giequelle befindet, deren^Energie innerhalb eines wenigstens eindimensionalen ausgedehnten Bereichs durch Ausnehmungen des Hilfswerkstücks hindurch auf das Werkstück einwirken kann. .. . ■54-. Vorrichtung nach Anspruch.33» dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (2; 7) als dünne Platte oder Folie ausgebildet ist, die eine vorgegebene Anzahl durchgehender, zylindrischer Bohrungen (3) jeweils gleichen Durchmessers aufweist.35· "Vorrichtung nach Anspruch 34-, dadurch gekennzeichnet, daß die Bonrungen (9) in der Schablone (8) konische Formen haben, wobei sich der größte Durchmesser dieser Bohrungen auf der der Energiequelle zugewendeten.Seite der Schablone befindet.36. Vorrichtung nach Anspruch 35» vorzugsweise zur thermischen Behandlung von jVerkstücken mittels Laser-Strahlung als Energieträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandungen der Bohrungen mindestens über einen Teil ihrer Höhe verspiegelt sind. . ■ . .1 0 98 87/069 3 bad original37· Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die VerSpiegelungen (.i-'U eier Tnnenwandungen jeweils im oberen, der Energiequelle zugewendeten Teil der Scnablonenbohrungen vorgesenen sind.38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 oder*- 37* dadurch gekennzeicnnet, daß der Öffnungswinkel der konisch geformten Schablonenbonrungen so gewählt ist, daß an deren verspiegelten Innenwänden Totalreflexion auftritt.39· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dau die Verspiegelung (14) der Innenwandungen der Schablonenbohrungen und deren öffnungswinkel so gewählt und aufeinander abgestimmt sind, daß an den unteren, unmittelbar dem <Verkstück zugewendeten Öffnungen der Schablone (12) jeweils eine Energiekonzentration in einem ringförmigen Bereich mit dem Durchmesser des dem Werkstück (10) zugekehrten Endes einer Schablonenbohrung erfolgt.40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 39, bei der unmittelbar unterhalb des Werkstücks zusätzlich eine Unterlage angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (11) an denjenigen Stellen, die den ochablonenbohrungen gegenüber liegen, jeweils konkav geformte Vertiefungen (15) aufweist, die ihrerseits oberflächlicn verspiegelt sind.41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (15) in der Unterlage als kleine Parabolspiegelchen ausgebildet sind.42. Vorrichtung nach Anspruch 34 zur Herstellung von durch platten- oder folienförmige Werkstücke Hindurchgehenden Löchern, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur mehr-109887/0693BAD ORIG/NALfachen, mindestens zweifachen Übereinanderanordnung- von Schablonen in einem gegenseitigen Abstand vorgesehen sind, der mindestens gleicri der .Dicke eines jeweils unterhalb einer Schablone anzuordnenden Werkstücks ist., wobei Ausbildung und Abmessungen der Schablonen untereinander gleich sind, und daß ferner Mittel zur genauen gegenseitigen Justierung der Scheblonenbohrungen der einzelnen Schablonen vorgesehen sind.4-3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 4-1, für die thermische Behandlung von Werkstücken von flächenmäßig größerer Ausdehnung, beispielsweise von Werkstoffbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß bei feststehend angeordneter Schablone und "bei räumlich fester Lage der Energiequelle Mittel zur Bewegung des Werkstücks durch den Einwirkbereich der zur Behandlung des Werkstücks dienenden Energie vorgesehen sind. · -V"4-4-, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 4-1, für die thermische Behandlung von Werkstücken von flächenmäßig größerer Ausdehnung, beispielsweise von Werkstoffbahnen, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung und Anordnung der Schablone, daß sie bei· räumlich fester Lage der Energiequelle fortlaufend durch den Einwirkbereich. der zur Werkstückbehandlung dienenden Energie hindurch bewegbar ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Mittel vorgesehen sind zur fortlaufenden Bewegung des Werkstücks durch den vorgegebenen Einwirkbereich der Energie als auch Mittel zur entsprechenden, gleichzeitigen Bewegung der Schablone.4-5. Vorrichtung na cn Anspruch. 44, "dadurch gekennzeichnet, . daß die Schablone als Endlosband ausgebildet ist, welches über entsprechend angeordnete Rollen geführt wird.- 9109887/0693BADORIGiNAL46. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone in Form einer rotierbaren ,Trommel ausgebildet ist.47. Forrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Trommel mindestens eine iiriergiequelle fest angeordnet ist, deren Energie durch die im Trommelmantel vorhandenen Ausnehmungen hindurch auf die vorzugsweise tangential an der äußeren Trommelmantelfläche vorbeiführbare tferkstoffbaxxn einwirkt.48. Vorrichtung nach Ansprucn 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb der Trommel mehrere feststehende Energiequellen befinden, die so angeordnet sind, daß ihre Einwirkbereiche vorzugsweise in gleichen: üVinkelabständen voneinander über den Trommelumfang verteilt sind, wobei an den entsprechenden äußeren Umfangsbereichen der Trommelmantelfläche jeweils verschiedene Werkstoffbahnen tangential vorbeiführbar sind.49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 48, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Regeleinrichtung zur Synchronisierung der Umlaufgeschwindigkeit der Schablone und der Vorschubgeschwindigkeit der vVerkstoffbahn,50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 49, dadurch. gekennzeichnet, daß die Schablone aus einem Material besteht, das einen höheren Schmelz- und Siedepunkt besitzt als das zu behandelnde Werkstück»51. Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone aus einem gut wärmeleitenden Material besteht,52. Vorrichtung nach Anspruch 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone aus einem Metall besteht,109ß87/0S93BAD ORJGiNAL.53.·"- ---Vorrichtung nach Anspruch. 50 oder 51, dadurch gekenn-■ -zeichnet, daß die Schablone aus einem keramischen Material besteht. ;-54-* .Forrichtung nach einem der Ansprüche 33. bis. 53» gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der, Schablone, .- daß die Anzahl der durchgehenden Bohrungen pro Flächeneinheit innerhalb der Schablone konstant ist.55· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 53» gekennzeichnet 'durch eine derartige Ausbildung der Scha- - blone, daß die Anzahl der durchgehenden Bohrungen pro • Flächeneinheit innerhalb.der Schablone variiert, d.h., daß die Dichte der Bohrungen ungleichmäßig ist.56. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33-bis 55» gekenn-. . zeiciinet durch eine derartige Ausbildung der Schablone, daß die Bohrungen innerhalb der Schablone jeweils unter schiedliche Durchmesser aufweisen. -.'■''' '57· Vorrichtung-nach einem oder mehreren:der Ansprüche 33, 34- und 4-2 bis 4-6, zur Bearbeitung von Werkstücken- .. . ■ mittels eines'gerichteten und steuerbaren Eorpuskular- ;. Strahls, insbesondere eines■-Elektronenstrahls-^ dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung eines Korpus-.·■ . kularsträiils mit-brausenförmiger Strahlausbildüng vorgesehen sind.. ■■■■■;-. - -■■.-■■""■■■""58. Vorrichtung nach-einem*oder mehreren der Ansprüche 33»3^- und 4-2 bis 56, zur Bearbeitung von Werkstücken :, mittels- eines, gerichteten und steuerbaren Itorpuskular- ;·■'■■■.-8tranls, insbesondere ..eines Ele'ktron'enstrahls , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung eines Korpuskularstranls mit linienförmiger Strahlausbildung vor- -,% -ig es eh en 'sind.. ;. < Λ --. ' ■ ■; ' ; " ;;' '■ " ';'! ■ ,"T.i-ric-·"■■- -"' " ■' ■ ■ ": " ■" ■-"·"■■"■ ■ ''-'' ■ ' '"' '. ' '- 11 -3 ßAD ORIGINAL59· Vorrichtung nach Anspruch 57 oder 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlquelle in an sicn bekannter
Weise als Dauerstrahler ausgebildet ist.60. Vorrichtung nach Anspruch 57 oder 581 dadurcn gekennzeichnet, daß bei feststellend anp-eordneter ochablone
eine Einrichtung zum periodiscnen Ablenken des Korpuskularstrahls über die ocuablonenoberflache vorgesehen ist.61. Vorrichtung nach Anspruch 57 oder 58, dadurch gekennzeichnet, daß bei feststehend angeordneter Schablone
eine Einrichtung zur Bewegung der otranlquelle vorgesehen ist.BAD ORIGINAL109887/0693
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