DE3223089A1

DE3223089A1 - Verfahren zur herstellung von schrift- oder zeichenschablonen

Info

Publication number: DE3223089A1
Application number: DE19823223089
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 2357 Bad Bramstedt Kramer
Original assignee: Rotring Werke Riepe KG
Current assignee: Rotring Werke Riepe KG
Priority date: 1982-06-21
Filing date: 1982-06-21
Publication date: 1983-12-29
Also published as: DK225883D0; DK225883A

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schrift- oder Zeichenschablonen aus Kunststoff, bei dem die Aussparungen aus einem Schablonenblatt herausgeschnitten und dabei eine Hinterschneidung erzeugt wird.
Es ist üblich, Schrift- oder Zeichenschablonen durch Fräsen der Aussparungen herzustellen, wobei ein Schaftfräser verwendet wird, der entlang der Innen- und der Außenkontur der herzustellenden Aussparung geführt wird und dessen Durchmesser von seinem freien Ende zum inneren Ende allmählich zunimmt. Infolge dieser Form des Schaftfräsers ergibt eine bezüglich der Längsachse des Fräsers geneigte Schnittfläche, also eine Hinterschneidung, die bei vielen Schrift- und Zeichenschablonen die in einem gesonderten Arbeitsgang herzustellende Tuschestufe ersetzt.
Während sich durch Ausfräsen verhältnismäßig präzise Aussparungen herstellen lassen, erfordert dieses bekannte Herstellungsverfahren ein festes Aufspannen des Werkzeugs, und es muß bei der Herstellung der gewünschten Begrenzungsfläche der Aussparung die Dreh- und Vorschubrichtung des Fräsers berücksichtigt werden, weil die Oberflächenqualität beim Gleichlauffräsen und beim Gegenlauffräsen unterschiedlich ist. Trotzdem ergeben sich in der hergestellten Begrenzungsfläche der Aussparung unvermeidbar Rattermarken. Schließlich ist eine derartige spanabhebende Bearbeitung des Kunststoffes durch Fräsen mit erheblicher Geräuschentwicklung verbunden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Schrift- oder Zeichenschablonen zu schaffen, mit dem sich die die Aussparungen begrenzenden Wände sehr einfach und ohne Rattermarken o. ä herstellen lassen und bei dem weder ein festes Aufspannen des Schablonenblattes erforderlich ist, noch eine erhebliche Geräuschentwicklung auftritt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß das Herausschneiden mittels eines entlang der Kontur der zu erzeugenden Aussparung geführten, gebündelten Laser- strahls erfolgt, dessen Brennpunkt im wesentlichen in einer Oberfläche des Schablonenblattes liegt, und daß das vom Laserstrahl verbrannte Kunststoffmaterial im Auftreffbereich des Laserstrahis weggeblasen oder abgesaugt wird.
Dabei wird der Laserstrahl vorzugsweise mit seiner optischen Achse senkrecht zur Oberfläche des Schablonenblattes geführt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also als "Werkzeug" zum Herausschneiden der Aussparung ein gebündelter Laserstrahl eingesetzt, und dieser wird so ausgerichtet, daß sein Brennpunkt im wesentlichen in einer Oberfläche des Schablonenblattes liegt. Infolge dieser Aussrichtung und der bei einem solchen Laserstrahl im Bereich des Brennpunktes auftretenden Taillenbildung wird im Schablonenblatt eine schmale Schnittfuge von beispielsweise 50 um bis 200 um erzeugt, deren Querschnitt infolge der Taillenbildung von der Oberfläche, in deren Bereich der Brennpunkt liegt, zur anderen Oberfläche des Schablonenblatts zunimmt, also eine Hinterschneidung bildet. Das beim Herausbrennen entstehende Kunststoffmaterial wird unmittelbar im Entstehungsbereich weggeblasen oder abgesaugt.
Bei diesen erfindungsgemäßen Verfahren wird eine vollständig glatte Begrenzungswand der Aussparung hergestellt, also Rattermarken vermieden, und abgesehen vom Geräusch des wegblasenden Gasstrahls oder der Absaugung erfolgt die Bearbeitung des Schablonenblattes ohne jedes Geräusch. Da beim Herausschneiden der Aussparungen auf das Schablonenblatt keine Kräfte wirken, braucht das Schablonenblatt auch nicht in gleicher Weise wie beim Fräsen eingespannt zu werden, und bei der Bearbeitung ergeben sich keine Richtungseinflüsse, wie diese als unterschiedliche Flächenstrukturen infolge Gleichlauf-und Gegenlauffräsens beim Fräsen auftreten.
Um das verbrannte Kunststoffm-aterial möglichst einfach abführen zu können, kann der Brennpunkt in die die Eintrittsseite des Laserstrahls bildende Oberfläche des Schablonenblattes gelegt werden, so daß das Wegblasen oder Absaugen von der gleichen Seite des Schablonenblattes erfolgen kann, wie die Zufuhr des Laserstrahls.
Wird in diesem Fall das verbrannte Kunststoffmaterial weggeblasen, so kann der wegblasende Gasstrahl koaxial zum Laserstrahl auf die die Eintrittsseite des Laserstrahls bildende Oberfläche des Schablonenblattes geführt werden.
Es hat sich gezeigt, daß das Herausschneiden der Aussparungen aus üblichen Kunststoff-Schablonenblättern mit verhältnismäßig geringem Energieaufwand erfolgen kann, etwa mit einem CO2-Laser, der im Dauerstrich-Betrieb arbeitet und eine Leistung von 10 W hat. Mit einem solchen Laser ist eine Schneidgeschwindigkeit von etwa 30 cm/min zu erreichen. Soll mit höherer Geschwindigkeit gearbeitet werden, so sind höhere Leistungen erforderlich, etwa für eine Geschwindigkeit von 20 cm/sec eine Leistung von etwa 300 W. In diesem Fall können sich am Schablonenblatt jedoch Schmauchspuren ablagern, und eine solche Schablone wäre nicht brauchbar. Um diese Schmauchspuren bei Einsatz eines Lasers mit hoher Leistung zu vermeiden, kann vor dem Herausschneiden der Aussparungen auf die Oberflächen des Schablonenblattes Schutzpapier aufgebracht, vorzugsweise aufgeklebt werden. Die Schmauchspuren lagern sich dann auf der Außenfläche des Schutzpapiers ab, so daß sie nach Beendigung des Schneidvorgangs durch Abziehen des Schutzpapiers entfernt werden können.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine Anordnung zum Herausschneiden von Aussparungen aus einem Schablonenblatt mittels eines Laserstrahls.
Figur 2 zeigt in einer Prinzipdarstellung den Strahlenverlauf und die Form der im Schablonenblatt entstehenden Schnittfuge.
Bei der Anordnung gemäß Figur 1 ist auf einem entlang rechtwinkliger Koordinaten hin und her bewegbaren Tisch 7, 8 ein Schablonenblatt 10 gehalten, in dem Aussparungen hergestellt werden sollen. Oberhalb des Schablonenblattes befindet sich ein Schneidkopf 4, in den über einen Spiegel 2 ein Laserstrahl 1 eingeführt wird. Dieser Laserstrahl tritt durch eine Sammellinse 3, in der er gebündet wird, und gelangt durch eine Öffnung 5 des Schneidkopfes 4 auf das senkrecht zu seiner optischen Achse angeordnete Schablonenblatt 10. Durch entsprechendes Verfahren des Tisches 7, 8 erfolgt das Herausbrennen bzw. Herausschneiden der Aussparungen aus dem Schablonenblatt 10, wobei ein über den Anschluß 6 zugeführter Gasstrahl, etwa ein Luftstrahl, ebenfalls aus der Öffnung 5 austritt und das verbrannte Kunststoffmaterial direkt von der Brennstelle des Laserstrahls 1 wegbläst.
Wie in Figur 2 zu erkennen ist, liegt der Brennpunkt 9 der Linse 3 und damit der Brennpunkt des gebündelten Laserstrahls 1 in der in Figur 1 oben liegenden Fläche 11 des Schablonenblattes 10. Die in Figur 2 gezeigte Breite do der Schnittfuge in der Ebene der Fläche 11 wird durch die Taillenbildung des Laserstrahls 1 beim Bündeln bestimmt und hat die folgende Größe: 4 A f s d0 o 7r D wobei A =Wellenlänge des Laserlichtes, f = Brennweite der Linse 3, D = Breite des ungebündelten Laserstrahls ist.
Diese Schnittfuge vergrößert ihre Breite zur Fläche 12 des Schablonenblattes 10 gemäß der Gleichung: wobei z der Abstand von der Fläche 11 in Richtung zur Fläche 12 ist.
Infolge dieser Vergrößerung der Breite der Schnittfuge ergibt sich der gekrümmte Verlauf ihrer Begrenzungsflächen und damit der gewünschte Hinterschnitt, wobei dieser Hinterschnitt einen mittleren Winkel von a hat, der beispielsweise zwischen 60 und 150, vorzugsweise bei 100 liegen kann.
Wie im übrigen die vorstehenden Formeln zeigen, lassen sich die minimale Breite do der Schnittfuge sowie die Vergrößerung der Schnittfugenbreite von der Fläche 11 zur Fläche 12 und damit die Stärke des Hinterschnittes bei Verwendung eines gegebenen Lasers durch die Brennweite der Linse 3 bestimmen, d. h. die minimale Fugenbreite do wird um so kleiner, je kleiner die Brennweite f ist, und die Hinterschneidung wird um so ausgeprägter, je kleiner die Brennweite f ist. Zweckmäßigerweise wird daher die Brennweite so klein wie möglich gewählt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß das Ausschneiden einer Aussparung mittels des Laserstrahls im allgemeinen so erfolgt, daß der herauszuschneidende Materialbereich entlang seiner beiden an den verbleibenden Teil des Schablonenblattes anschließenden Seiten durch eine Schnittfuge von diesem Teil des Schablonenblattes getrennt wird, d. h. es wird nicht der gesamte zu entfernende Materialbereich vom Laser herausgebrannt.
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Claims

Verfahren zur Herstellung von Schrift- oder Zeichenschablonen i Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von Schrift- oder Zeichenschablonen aus Kunststoff, bei dem die Aussparungen aus einem Schablonenblatt herausgeschnitten und dabei eine Hinterschneidung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Herausschneiden mittels eines entlang der Kontur der zu erzeugenden Aussparung geführten, gebündelten Laserstrahis (1) erfolgt, dessen Brennpunkt (9) im wesentlichen in einer Oberfläche (11) des Schablonenblattes (10) liegt, und daß das vom Laserstrahl (1) verbrannte Kunststoffmaterial im Auftreffbereich des Laserstrahls (1) weggeblasen oder abgesaugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (1) mit seiner optischen Achse senkrecht zur Oberfläche (11) des Schablonenblattes (10) geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt (9) in die die Eintrittsseite des Laserstrahls (1) bildende Oberfläche (11) des Schablonenblattes (10) gelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das verbrannte Kunststoffmaterial weggeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der wegblasende Gasstrahl koaxial zum Laserstrahl (1) auf die die Eintrittsseite des Laserstrahls (1) bildende Oberfläche (11) des Schablonenblattes (10) geführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Herausschneiden der Aussparungen auf die Oberflächen (11, 12) des Schablonenblattes (10) Schutzpapier aufgebracht wird.