DE2502961A1

DE2502961A1 - Vorrichtung zum abgleich des widerstands-werts einer elektrisch leitfaehigen schicht

Info

Publication number: DE2502961A1
Application number: DE19752502961
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Schmall
Original assignee: Precitec GmbH and Co KG
Current assignee: Precitec GmbH and Co KG
Priority date: 1975-01-24
Filing date: 1975-01-24
Publication date: 1976-07-29
Also published as: US3992819A

Description

precitec Gesellschaft für Präzisionstechnik: und Elektronik mbH., 757 Baden-Baden,Langestrasse 33

Vorrichtung zum Abgleich des Widc-rstands-Wcrts einer elektrisch leitfähigen Schicht ..

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abgleich des elektrisch wirksamen Werts, insbesondere des VJiderstar.dswerts oder Kapazitätswerts elektrisch leitf (Ihiger Schichten mittels eines berührungslos arbeitenden Werkzeugs zur Verringerung der Breite and/oder der Dicke der Schicht. Derartige Abgleich-Vorrichtungen sind in Vielzahl, bekannt und gebräuchlich und werden insbesondere zun Abgleich von Dickfilra- oder Dünnfilm-Schaltungen verwendet.

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BAD ORIGINAL

-Z-

Als Werkzeuge dienen dabei in erster Linie Sandstrahlvorrichtungen oder Laser.

Verschiedene Abgleichvorrichtungen der beschriebenen Art sind bereits in älteren Patentanmeldungen des Erfinders beschrieben.

Dabei wird über einem Substrat, auf welchem die elektrisch leitfähige Schicht aufgedampft ist, eine Sandstrahl-Düse oder ein Laser in einer Führung gehalten, welche parallelles Verschieben und Konstanthaltung des Abstands zwischen Werkzeug und elektrisch leitfähiger Schicht während des Abgleichvorgangs gewährleistet. Zu diesem Zweck ist bei den bekannten Vorrichtungen eine Schwalbenschwanz- oder mittels Kugelführungen bewirkte leichtgängige Parallelführung vorgesehen, welche die planparallelle Verschiebung des Werkzeugs in einer Achse ermöglicht.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, derartige Führungen an der Halterung für das abzugleichende Bauelement vorzusehen und demgemäss während des Abgleichvorgangs letzteres und nicht das Werkzeug zu verschieben.

Sowohl im Betrieb als auch für die Herstellung haben sich aus Kostengründen, die bekannten Führungs- und Halterungselemente nicht bewährt, insbesondere in Verbindung mit Sandstrahleinrichtungen als störungsanfällig und starkem Verschleiss unterworfen gezeigt, wenn nicht ein hoher Aufwand für Abdichtmassnahmen getroffen wird.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und wirtschaftlich herstellbar ist und darüber hinaus betriebssicher und verschleissarm arbeitet.

Erfindungsgemäss wird dies in erster Linie dadurch gewährleistet, dass das Werkzeug an einer um einen Drehpunkt schwenkbaren Führung befestigt ist, dass der Abstand zwischen dem Drehpunkt und dem der Widerstands-Schicht zugewandten Ende des Werkzeugs um ein Vielfaches grosser ist, als der Abstand zwischen'diesem Ende und der Widerstands-ßchicht, und/oder dass die Führung eine Längenausgleichseinrichtung zur Konstanthaltung des Abstands zwischen Werkzeug und Widerstands-Schicht über den gesamten Schwenkbereich hin aufweist.

Ganz allgemein wird ersichtlicherweise der mechanische Aufwand für die Führung auf ein praktisch nicht unterbietbares Minimum bereits dadurch reduziert, dass Führung und Werkzeug an einem Ende verschwenkbar befestigt sind.

Die Lagerung kann dabei auf einfachste Weise durch einen Bolzen gebildet werden, oder aber auch bei höheren Genauigkeits-Anforderungen eine konische Büchse mit Kegelstift oder ein Kugellager aufweisen.

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In jedem Fall ist sowohl der herstellungsmässige Aufwand im Vergleich zu herkömmlichen Führungen ausserordentlich reduziert, als auch die Betriebssicherheit erhöht.

Ganz allgemein wird bereits durch den erfindungsgemäss vorgesehenen grossen Abstand zwischen Drehpunkt und Unterkante des Werkzeugs im Vergleich zum Werkzeug-Schicht-Abstand gewährleistet, dass beim Verschwenken der Führung während des Abgleichvorgangs nur geringfügige Aenderungen des Abstands Werkzeug-Schicht eintreten.

In bestimmten Anwendungsfällen und insbesondere bei Erosions-Werkzeugen, welche gewisse Toleranzen des Abstands zum zu bearbeitenden Werkstück zulassen, ist es durchaus denkbar, dass durch die Dimensionierung des Abstands Werkzeug-Drehpunkt bereits ohne weitere Ausgleichsvorrichtungen einwandfreier Betriebsablauf möglich ist.

In der Praxis hat es sich allerdings gezeigt, dass optimale Ergebnisse erzielbar sind, wenn zusätzlich zur entsprechenden Dimensionierung des Werkzeug-Drehpunkt-Abstands an der Führung eine Längenausgleichs-Einrichtung vorgesehen ist.

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Letztere lässt sich besonders einfach derart realisieren, dass die Führung eine Tasteinrichtung, z.B. eine Rolle aufweist, welche unter Vorspannung gegen einen Anschlag gepresst wird.

Sofern die Tasteinrichtung fest mit der Führung verbunden ist, wird damit durch die Oberflächen-Ausbildung des Anschlags der jeweilige Abstand der Führung und damit des Werkzeugs zur abzugleichenden Widerstands-Schicht bestimmt. Ersichtlicherweise lässt sich dabei die Oberfläche des Anschlags beliebig so ausbilden, dass sämtliche Aenderungen des Abstands zwischen Werkzeug und Widerstands-Schicht während der Schwenkbewegung ausgeglichen werden können.

Besonders einfach lässt sich die Erfindung realisieren, wenn die Führung zweiteilig ausgebildet ist und eine Hülse aufweist, in-welcher ein Innenteil gegen die Kraft einer Vorspann-Feder verschiebbar ist.

Ersichtlicherweise kann dabei ohne weiteres entweder die Hülse oder -das Innenteil am Drehpunkt befestigt sein und das jeweils andere Teil das Werkzeug tragen. Die beschriebene Anordnung ermöglicht auf optimal einfache Weise den Höhenausgleich während der Schwenkbewegung und ermöglicht darüber hinaus das Anheben des Werkzeugs z.B. zum Auswechseln des jeweils bearbeiteten Werkstücks gegen die Vorspann-Feder und ohne jede zusätzliche Einrichtung.

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Nach dem Absenken ergibt sich ohne jedes Spiel wieder der gewünschte Soll-Abstand zum Werkstück, sobald die Abtast-Einrichtung wieder mit dem Anschlag in Eingriff · gelangt.

Da das Verschwenken der Führung um den Drehpunkt mit relativ geringem Kraftaufwand durchführbar ist, lässt sich erfindungsgemäss eine weitere Verbesserung der Betriebssicherheit erreichen, wenn zwischen die Vorschub-Einrichtung zum Verschwenken der Führung während des Abgleichvorgangs und die Führung zur Kraftübertragung ein federndes Element zwischengeschaltet wird. Dadurch wird erreicht, dass, sobald das Werkzeug auf ein unvorhergesehenes mechanisches Hindernis auf dem zu bearbeitenden Bauelement trifft, keinerlei Beschädigung des Werkzeugs eintritt, da in diesem Fall der Weg der Vorschub-Einrichtung vom federnden Element aufgenommen werden kann.

Der erfinderische Inhalt und der technische Fortschritt des Anmeldungsgegenstands werden ersichtlicherweise sowohl durch die neuen Einzelmerkmale als auch insbesondere durch Kombination und Unterkombination aller Verwendung findenden Merkmale gewährleistet.

Die Erfindung ist im folgenden in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 Die schematische Darstellung einer Abgleich-· Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung und

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Funktionsweise der Vorrichtung gemäss Fig. 1.

Gemäss Fig. 1 weist eine Abgleichvorrichtung einen Ständer 1 auf, an welchem eine Führung 2 um einen Drehpunkt schwenkbar befestigt ist. Die Führung 2 besteht aus einer Hülse if und einem Werkzeughalter 5> an dessen unterem Ende eine Sandstrahlduse 6 angeordnet ist.

Der Werkzeughalter 5 wird durch eine Feder 7 nach unten gepresst und wird durch eine mit einer Rolle 8 versehenen Tasteinrichtung 9 im Zusammenwirken mit einem Anschlag 10 in der vorbestimmten Höhe gehalten. Wie schematisch dargestellt, wird die Sandstrahldüse über eine Leitung 12 in bekannter Weise mit einem Luft-Sandgemisch versorgt, welches von einer nicht dargestellten Versorgungseinrichtung geliefert wird. Durch die Sandstrahldüse 6 wird ein Luft/Sandgemisch auf die Schicht 13 gestrahlt, welche auf einem Bauelement-Träger IZf aufgebracht ist. Der Bauelement-Träger lif ist seinerseits durch Anschläge 15 auf einer Halteplatte 16 fixiert.

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Die Schicht 13 wird durch Kontaktelemente 1? elektrisch mit einer schematisch dargestellten Messbrücke oder Messeinrichtung 18 verbunden. Die Messbrücke oder Messeinrichtung 18, die in an sich bekannter Weise aufgebaut ist, ermittelt im Betriebsablauf kontinuierlich den Widerstandswert der Schicht 13 und gibt in Abhängigkeit vom ermittelten Wert Stellsignale an einen Verstärker 19 ab, der seinerseits eine Vorschubeinrichtung 20 ansteuert.

Selbstverständlich kann je nach Anwendungsfall die Messeinrichtung auch zur Erfassung von Kapazitätswerten ausgelegt sein und Messgrössen wie z.B. Spannung, Strom oder Frequenz ermitteln.

Die Vorschubeinrichtung 20 ist, wie dargestellt, über ein federndes Element 21 mit der Führung 2 verbunden, so dass die Führung 2 so lange um den Drehpunkt 3 durch die Vorschubeinrichtung 20 verschwenkt wird, bis in bekannter Weise die Schicht 13 derart reduziert ist, dass der erreichte Wert dem in der Messeinrichtung 18 voreingestellten Wert entspricht, wobei dann Verstärker 19 nicht mehr angesteuert wird und die Vorschubeinrichtung 20 damit sofort gestoppt wird.

Als Vorschubeinrichtung kann ersichtlicherweise jede Art von pneumatischen, elektrischen, elektromagnetischen oder hydraulischen Vorrichtungen Verwendung finden.

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Sofern die Sandstrahldüse 6 unbeabsichtigt durch andere auf dem Träger Ik montierte Bauelemente im Vorschub blockiert wird, wird duch das Federelement 21 vorteilhaft eine Beschädigung oder Zerstörung der Sandstrahldüse 6 oder dieser Bauelemente verhindert. Das Federelement 21 ist nämlich derart ausgebildet, dass die für den normalen Schwenkvorgang erforderlichen Kräfte ohne wesentliche Durchbiegung aufnimmt und die Führung 2 damit um den Drehpunkt 3 entsprechend der Aussteuerung durch die Vorschubeinrichtung 20 verschwenkt. Sobald jedoch aus irgend einem Grunde Blockierung der Sandstrahldüse 6 eintritt, bewirkt eine weitere Auslenkung des Vorschubs 20 die in Figur 1 gestrichelt dargestellte Durchbiegung des Federelements 21, ohne dass dadurch allzu grosse Kräfte auf die Führung 2 übertragen wurden und eine Zerstörung von Bauteilen eintreten könnte.

Ersichtlicherwexse kann statt des als Blattfeder ausgebildeten Federelements 21 im speziellen Anwendungsfall auch eine andere Art von Federelement Verwendung finden; insbesondere sind z. B. einsetzbar Spiralfedern, elastische Kunststoff- oder Gummipuffer, pneumatische Federn oder aber auch Kupplungseinrichtungen, welche beim Erreichen einer voreinstellbaren Maximalkraft die Verbindung freigeben.

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Ohne Längenausgleich-Einrichtung würde ein Verschwenken der Führung 2 um den Drehpunkt 3 aufgrund der Ansteuerung durch die Vorschubeinrichtung 20 ersichtlicherweise dazu führen, dass die Sandstrahldüse 6 sich auf der in Fig· 2 gestrichelt dargestellten Kreisbahn bewegen würde und sich damit der Abstand zwischen Sandstrahldüse 6 und Schicht 13 vergrössern würde. Dies könnte jedoch zu_Teiner nachteiligen Veränderung des Erosions-Effekts führen und ungleichmässige Erosion der Schicht 13 herbeiführen.

Wie dargestellt, wird jedoch erfindungsgemäss der Abstand der Sandstrahldüse 6 von der Widerstands-Schicht 13 ausschliesslich durch den Anschlag 10 bestimmt. Bei einem Verschwenken der Führung 2 wird demgemäss (Fig. 2) die Rolle 8 derart über die Krümmung des Anschlags 10 geführt, dass dabei die andernfalls auftretende Höhendifferenz Δ a ausgeglichen wird. Diese Differenz wird ersichtlxcherwexse ohne Schwierigkeiten durch das teleskopartige Zusammenwirken von Werkzeughalter 5 und Hülse if aufgenommen.

Wie schematisch dargestellt, ist der Raum um die Sandstrahldüse 6 während des Betriebs durch einen elastischen Balg 22, welcher mit Dichtungslippen 23 zusammenwirkt, abgedichtet. Falten-Balg 22 und die ringförmige Dichtungslippe 23 sind jeweils an einem Halter Zk befestigt, welcher auch die Kontaktelemente 17 trägt.

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Um einwandfreie Positionierung der Kontaktelemente zu gewährleisten, ist der Halter 2.1\ dabei mit konisch zulaufenden Positionierstiften versehen, welche beim Absenken des Halters Zl\ in Eingriff mit komplementären Bohrungen 26 in der Halteplatte 16 gelangen. Zum Auswechseln der Bauelement-Träger Ik nach dem Abgleich ist der Halter 2-k ersichtlicherweise durch einen Hebel 27 nach oben verschwenkbar. Beim Anheben des Halters 2if gelangt dieser nach kurzem Weg mit Vorsprüngen 28 in Eingriff und hebt damit gleichzeitig auch den Werkzeughalter 5 gegen die Kraft der Feder 7 mit an, so dass auf einfachste Weise die Sandstrahldüse 6 soweit angehoben wird, dass einfaches Herausnehmen bzw. Einlegen der Bauelementsträger IZf ermöglicht wird. Es ist jedoch auch möglich, den Werkzeughalter 5 getrennt mit einer eigenen, vorzugsweise _ einer pneumatischen Hubvorrichtung auszustatten, wodurch auch bei unten verbleibendem Halter das Werkzeug hochgefahren werden kann.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemässe Vorrichtung auch derart realisiert werden, dass der Drehpunkt der Führung nach unten verlagert wird, dass die Tast-Einrichtung über dem Drehpunkt oder sogar am oberen Ende des Werkzeughalters vorgesehen wird und dementsprechend ein konkaver Anschlag ausgebildet wird,

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welcher die Konstanthaltung des Abstands zwischen Sandstrahldüse und dem abzugleichenden Widerstandselement gewährleistet.

Auch ist es dem Fachmann ohne weiteres geläufig, z. B. bei Abgleichvorrichtungen, welche nicht nur in einer Richtung ausgelenkt werden, sondern in zueinander im Winkel stehenden Richtungen über Bauelement-Träger geführt werden sollen, statt eines Drehpunkts ein Kugelgelenk mit entsprechenden Freiheitsgraden vorzusehen und dementsprechend auch den Anschlag etwa in der Form eines Kugelsegments auszubilden.

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Claims

I Vorrichtung zum Abgleich des elektrisch wirksamen V.'ertes, insbesondere des Widerstandswertes oder Kapazitätswertes elektrisch leitfähiger Schichten mittels eines berührungslos arbeitenden Werkzeugs zur Verringerung der Breite und/oder Dicke der Schicht dadurch gekennzeichnet , dass das Werkzeug an einer um einen Drehpunkt schwenkbaren Führung befestigt ist, dass der Abstand zwischen dem Drehpunkt und dem der Schicht zugewandten Ende des Werkzeugs um ein Vielfaches grosser ist, als der Abstand zwischen diesem Ende und der Schicht und/oder dass die Führung eine Längenausgleichseinrichtung zur Konstanthaltung des Abstands zwischen Werkzeug und Schicht über den gesamten Schwenkbereich hin aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , dass die Führung wenigstens eine Tasteinrichtung aufweist, welche mittels einer Vorspannungseinrichtung gegen einen Anschlag gepresst wird, welcher in derart vorbestimmtem Abstand zur Widerstands-Schicht angeordnet ist, dass beim Ineingriffstehen von Tasteinrichtung

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und Anschlag das Werkzeug Arbeitsabstand zur Widerstands-Schicht aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet , dass die Oberfläche des Anschlags, über welche die Tastexnrichtung verschiebbar ist, mit einer Krümmung etwa in der Form eines Kreissegments versehen ist.
k. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet , dass die Tasteinrichtung eine auf dem Anschlag verlagerbare Rolle aufweist.
5- Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , dass die Führung aus einer Hülse sowie einer teleskopartig in der Hülse angeordneten, rohrförmigen Halterung besteht, dass die Tasteinrichtung an der Halterung angeordnet ist, und dass letztere durch eine Feder gegen die Hülse vorgespannt ist.
6. Vorrichtung mit einer Vorschubeinrichtung zum Verschwenken der Führung, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Vorschubeinrichtung über ein Federelement mit der Führung

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mechanisch verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet , dass die Vorspanneinrichtung einen derartigen Federweg aufweist, dass Führung und Werkzeug aus dem Arbeitsabstand zur Schicht gegen die Vorspannkraft anhebbar und in eine das Austauschen einer bereits abgeglichenen Schicht gegen eine unbearbeitete Widerstands-Schicht ermöglichende Position verlagerbar ist.

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