DE3428207A1 - Vorrichtung zum bohren eines loches mit einem elektronenstrahl - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Bohren eines Loches mit einem Elektronenstrahl

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bohren eines Loches mit einem Elektronenstrahl.

In den letzten zwei Jahrzehnten hat die gewerbsmäßige Benutzung von Maschinen mit Elektronenstrahlenergie bei der Metallbearbeitung beträchtlich zugenommen. Ein hohes elektrisches Potential treibt die Elektronen mit einer hohen Energie gegen ein Werkstück, das in kennzeichnender Weise in einer Vakuumkammer untergebracht ist, um einen Schmelzvorgang hervorzurufen. Einer der brauchbarsten Anwendungsfälle der Elektronenstrahlenergie ist das Bohren von Löchern in Werkstücke. Der Elektronenstrahl, der mit Hilfe von Magnetfeldern genau fokussiert und gebündelt wird,ist in der Lage, rasch ziemlich kleine Löcher durch eine Verknüpfung von Schmelzen und Verdampfen*>zu bohren. Auf Grund der hohen Energiedic tte in der Größenordnung von 72 x 1o Watt/cm erfährt das Werkstück eine geringe, allgemeine Erwärmung, zumal ein übliches Loch in einem Bruchteil einer Sekunde im Werkstück hergestellt wird.

Zur Erzielung einer industriellen Verwertbarkeit mußten die Hersteller die Elektronenstrahlmaschinen.haltbar machen. Die Haltbarkeit setzt voraus, daß die Heizfäden der Maschine zum Erzeugen der Elektronen dauerhaft sind, sowie die Energiemenge und die Konzentration des Strahls konstant sind.

Diese Voraussetzungen sind nicht ohne Schwierigkeiten erreicht worden. Der Bereich in der Kammer, in welchem der Bohrvorgang stattfindet, zeichnet sich durch herumfliegende Tropfen aus Metallschmelze und durch kondensierenden Metalldampf aus. Das Metall, das aus dem Werkstück ausgestoßen wird, hat die Neigung, gegen die Einzelteile der Elektronenkanone zu fliegen, welche den Elektronenstrahl erzeugen und

gegen das Werkstück führen. Es sind daher verschiedene Schutzeinrichtungen entwickelt worden, um die Einsselteile der Elektronenkanone zu schützen.

Diese Einrichtungen umfassen Metallschirme oder Metallblen-■■"■·'' den in der Form von rotierenden Scheiben, in deren Nähe

Schaber oder Abstreifer angeordnet sind, welche die metalli- ·;. sehen Ablagerungen entfernen, die sich auf den Scheiben niedergeschlagen haben. Die Blenden umschließen einen Freiraum, '·;';" durch welchen der von der Kanone kommende Elektronenstrahl ./.," hindurchtreten und auf das, Werkstück auftreffen kann, Ob- ; V¹. gleich der ^reiraum bzw. das Durchtrittsloch für den Elek-7. tronenstrahl klein gehalten wird, ist der Freiraum notwen- ;i.' digerweise größer als der Durchmesser des Elektronenstrahls, · ^Yr um einfachen mechanischen Gründen gerecht zu werden und den

Elektronenstrahl in zweckentsprechender Weise ablenken zu : ·/- können. Eine begrenzte Menge des Ablagerungsmaterials hat Z'j daher eine gewisse Neigung längs des Strahlweges in das "■.;: Innere der Elektronenkanone zu wandern. Um diesem Umstand ;'·. zuvor zu kommen, sind weitere Blenden im Inneren der Elek-.^;v tronenkanone vorgesehen, um diese kleinen Mengen an AbIa-V-' gerungsmaterial abzufangen. Diese weiteren Blenden haben \i£ eine ähnliche Wirkung wie die Primärblenden.

;■:;'■ Die vorstehend beschriebene Bauform arbeitet bei üblichen

^! _rY Anwendungsfällen gut. Bei den meisten Bohrvorgängen hat %;'; das aus dem Werkstück ausgestoßene Metall eine derart koni-'■-. sehe Form, daß die Masse des Metalls auf die Primärblenden .·';.";. auf trifft. Beim Bohren von Löchern mit einem sehr kleinen Durchmesser und einer verhältnismäßig großen iiefe jedoch ■'■■; werden besonders große Mengen des aus dem Werkstück aus- -;': gestoßenen Metalls zurück durch den Freiraum bzw. die

öffnung der Primärblenden in das Innere einer herkömmlichen Elektronenstrahlkanone gelenkt. Es wurde festgestellt, daß die größeren Mengen des im Inneren der Elektronenkanone : niedergeschlagenen Metalls von den inneren Blenden^lnicht auf-.·' ■ genommen werden können, die im Stand der Technik bekannt sind,

Es ist daher eine Verbesserung in der Bauform der Bohrmaschine erforderlich.

Es ist daher Ziel und Zweck der Erfindung, eine Vorrichtung zum Bohren von Löchern mit einem Elektronenstrahl unter Verwendung einer Abschirmung zu schaffen, die ein kontinuierliches Bohren einer großen Anzahl von Löchern gestattet, wenn verhältnismäßig große Mengen des ausgestoßenen Werkstückmaterials die Neigung haben, längs des Strahlweges zurückzuwandern.

Gemäß der Erfindung ist eine rotierende, scheibenförmige Blende vorgesehen, die einen abgestuften Umfang hat, um einen Rücksprung, bzw. eine Vertiefung am Rand des Umfanges zu bilden. Die Scheibenförmige Blende ist unmittelbar oberhalb der elektromagnetischen Ablenkspule und in unmittelbarer Nähe des Strahlweges angeordnet. Die Flugbahn des aus dem Werkstück ausgestoßenen Metalls wird durch ein genaues Einstellen des Ablenkwinkels des Elektronenstrahls sorgfältig gesteuert, so daß das aus dem Werkstück ausgestoßene Metall in der abgestuften Vertiefung am Umfang der scheibenförmigen Blende niedergeschlagen wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die scheibenförmige Blende eine Nase auf, die in der abgestuften Vertiefung angeordnet ist und dafür sorgt, daß die geringe Menge des ausgestoßenen Materials kontinuierlich entfernt wird, das sich nicht in der abgestuften Vertiefung sondern an der benachbarten, elektromagnetischen Spule niederschlägt. Bei dieser Ausführungsform kann die herkömmliche Technik nicht angewandt werden, bei welcher ein kontinierlich anliegender Abstreifer verwendet wird, um die Ablagerungen zu entfernen, die sich auf der rotierenden, scheibenförmigen Blende niedergeschlagen haben. Es wird daher eine Drahtbürste oder ein anderer ähnlicher Gegenstand verwendet, der eine Rückfederung hat, wenn er mit der Nase in Berührung kommt. Die Drahtbürste oder der andere ähnliche Gegenstand steht mit der abgestuften Vertiefung der rotierenden,

scheibenförmigen Blende an einer Stelle in Berührung, die vom -Elektronenstrahl entfernt ist. Die Drahtbürste steht mit der rotierenden," scbeibenförm/igen Blende in kontinuierlicher Berührung und entfernt daher kontinuierlich das Material, das sich niedergeschlagen hat.

Der früher auftretende Metallniederschlag· im Inneren der ■Elektronenkanone würde die Strahlstärke vermindern und zu einer unvollständigen Lochdurchdringung führen. Der Anfang der Ablenkung war nicht leicht festzustellen, bis nach
einem Entfernen einer Folie bzw. eines Bahnmaterials von der Bohrmaschine die Meinung auftrat, daß Bahnmaterialien mit vollkommen übereinstimmenden und gleichförmigen Löchern nicht hergestellt werden könnnen. Die Erfindung macht daher die Herstellung von Bahnmaterialien und Tafeln mit einer großen "Vielzahl von eng nebeneinanderliegenden Löchern mit einem sehr kleinen Durchmesser möglich.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
einer Elektronstrahl-Bohrmaschine mit der
Darstellung eines Elektronenstrahls, der
gerade ein Werkstück bohrt,

Fig. 2 eine Einzeldarstellung einer bekannten Bohrmaschine, die der Bohrmaschine in Fig. 1
ähnlich ist,

Fig. 3 eine vertikal nach oben gerichtete Ansicht,

der in Fig. 2 gezeigten Bohrmaschine, in welcher die Anordnung der primären Blenden gegen die Ablagerungen gezeigt ist,

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Pig. 4 eine weitere Einzeldarstellung der bekannten Bohrmaschine, in welcher die Schwierigkeit dargestellt ist, die entdeckt wurdre, als Löcher mit sehr kleinen Durchmessern gebohrt worden sind,

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Seitenansicht der Bohrmaschine mit einer erfindungsgemäßen Blende, die eine abgestufteVertief ung an ihrem Rand aufweist,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der in Fig. gezeigten, inneren Blende, und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Band mit einem winkligen Querschnitt auf zwei Riemenscheiben abgestützt ist.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht einige wesentliche Teile einer Elektronenstrahl-Bohrmaschine. Die in Fig. Λ dargestellten, wesentlichen Teile sind beispielsweise in einer elektronischen Bohrmaschine der Firma Steigerwald Strabltechnik GmbH mit der Modellbezeichnung K 6-G 10 P-CNC zu finden (Steigerwald Strahltecnnik GmbH, Puchheim; Messer Griesheim GmbH, Frankfurt). Die Erfindung geht von dieser bekannten elektronischen Bohrmaschine aus. Ein Elektronenstrahl 20 wird in einer Elektronenkanone 22 erzeugt und gegen ein folienartiges Werkstück 24 gerichtet, das auf einem trommelartigen, drehbaren Werkstückhalter 26 befestigt ist. Der Werkstückhalter 26 befindet sich in einer Vakuumkammer 28, an welcher die Elektronenkanone ebenfalls befestigt ist. Die meisten wesentlichen Teile der Elektronenkanone 22 zur Erzeugung des Elektronenstrahls sind nicht gezeigt, da sie für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind. Im Rahmen dieser Anmeldung soll ^ldie Elek-

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tronenkanone 22 die gesamte Einrichtung umfassen, die oberhalb der Ebene der Blenden 38 liegt.

Der Elektronenstrahl 20 ist im wesentlichen ein Strahl aus Elektronen, die von einem Heizfaden 30 abgestrahlt und durch ein angelegtes elektrisches Potential gegen das Werkstück beschleunigt werden. Der Elektronenstrahl wird durch ein System von elektromagnetischen Einrichtungen gebündelt und geführt. Der Elektronenstrahl tritt in der Nähe des Endes eines primären Strahlweges in der Elektronenkanone durch eine elektromagnetische Linse 32 hindurch, wobei er gebündelt wird, so daß er beim Auftreffen auf das Werkstück eine genau bestimmte Dichte und eine gleichmäßige Verteilung hat. Der Elektronenstrahl tritt dann durch eine Ablenkspule 34 hindurch. Die Ablenkspule hat die Aufgabe, die axiale Richtung des Elektronenstrahls zu ändern, so daß sich der Elektronenstrahl längs eines sekundären Strahlweges B bewegt, der in einem Winkel<* zur z-z Achse verläuft, längs welcher der Elektronenstrahl vorher gelaufen ist, als er in der Elektronenkanone gebildet worden ist. Der aus der Ablenkspule austretende Elektronenstrahl tritt durch eine kleine Öffnung 36 zwischen primären Schutzblenden 38 hindurch und trifft anschließend auf das Werkstück -24 auf. Die Energie des Elektronenstrahls wird beim Auftreffen auf das Werkstück in Wärme umgewandelt, wodurch ein Schmelzen und Verdampfen herbeigeführt wird, was zur Entstehung eines Loches führt. Bei der Darstellung in Pig. 1 ist der Werkstückhalter 26 ein Zylinder- , der um eine Achse 27 drehbar und längs der Achse 27 aus der Zeichenebene verschiebbar ist. Der Zylinder bewegt sich während des Bohrvorganges gewöhnlich kontinuierlich weiter. Der Elektronenstrahl pulsiert in Übereinstimmung mit der Bewegung des Werkstückes und erzeugt auf diese Weise eine Vielzahl von Löchern in einem vorbestimmten Muster.

Die soeben beschriebenen Teile sind bekannt und gehören zum Stand der Technik. In Fig. 1 sind auch Teile der Erfindung gezeigt, die im nachstehenden beschrieben werden und mit den bisher bekannten Teilen zusammenwirken.

Die Erfindung wird durch eine weitere Beschreibung der bekannten, in den Fig. 2 und 3 gezeigten Vorrichtung besser verständlich. In nächster Nähe des Werkstückes 24 sind vier scheibenförmige Blenden 38 angeordnet, von denen drei in den Fig. 1 und 2 zu sehen sind. Wenn man entsprechend der Darstellung in Fig. 3 längs des Strahlweges zurückblickt, befinden sich die vier scheibenförmigen Blenden in einer überlappenden Anordnung, um die kleine Öffnung 36 zu bilden, durch welche der Elektronenstrahl hindurchtritt. Wenn in ein Werkstück ein typisches Loch mit einem Längen/Durchmesserverhältnis gebohrt wird, das größer und kleiner als die hier beschriebenen Längen/Durchmesserverhältnisse ist, wird das aus dem Werkstück ausgestoßene Material in Form eines konischen Strahls 40 ausgeworfen. Dieser konische Strahl 40 trifft auf die Unterfläche der scheibenförmigen Blenden 38 auf und bleibt oft in Form von schuttartigen Ablagerungen an den Blenden 38 hängen. Die scheibenförmigen Blenden 38 sitzen auf motorgetriebenen Wellen 39 und drehen sich während des Betriebes. Jede Blende 38 hat einen Abstreifer 42, der mit der Unterseite der scheibenförmigen Blende in Berührung steht. Der Abstreifer befindet sich in Abstand von der Öffnung 36. Der Abstreifer 42 hat die Aufgabe, kontinuierlich jegliche Ablagerungen abzustreifen, die an der Blende 38 haften. Der Elektronenstrahl wird vorsätzlich abgelenkt, um die Menge des Materials zu vermindern, das längs des Strahlweges zurückwandern und den Heizfaden sperren könnte. Aber nichtsdestoweniger wird etwas ausgestoßenes Material durch die Öffung 36 hindurchtreten und längs des Strahlweges bis in das Innere der Elektronenkanone wandern. Deshalb sind, wie aus den Fig. und 2 hervorgeht, zusätzliche scheibenförmige Blenden längs

des Strahlweges angeordnet. Diese zusätzlichen Blenden sind näher am Heizfaden angeordnet, um das ausgestoßene Abfallmaterial aufzufangen. Die beiden zusätzlichen Blenden drehen sich ebenfalls. Eine der zusätzlichen Blenden ist mit einem Abstreifer ausgerüstet. Aus Fig. 2 geht hervor, daß eine scheibenförmige Blende 45 vorhanden ist, welche unmittelbar oberhalb der Ablenkspule angeordnet ist. Eine weitere, scheibenförmige Blende 46 ist unmittelbar oberhalb der elektromagnetischen Linse 32 angeordnet. Beide scheibenförmigen Blenden sind auf der Seite des Elektronenstrahls angeordnet, die dem Werkstück gegenüberliegt. Beide scheibenförmigen Blenden haben flache, gegenüberliegende Flächen mit abgeschrägten Umfangskanten. Das längs des Strahlsweges zurückwandernde Abfallmaterial hat die Neigung, auf der Seite der Vorrichtung aufzutreffen, an welcher sich die scheibenförmigen ,Blenden 44 und 46 befinden.

Die vorstehende Anordnung arbeitet gut, wenn Löcher gebohrt werden von denen angenommen wird, daß sie im Rahmen einer Elektronenstrahl-Bohrmaschine liegen. Wenn jedoch Löcher gebohrt werden, die einen Durchmesser von etwa 0,1 mm haben und ein hohes Verhältnis von Länge zu Durchmesser aufweisen, ist festgestellt worden, daß der eingeschlossene Winkel des Kegels des ausgeworfenen Abfallmaterials viel kleiner wird, als dies in Fig. 4 dargestellt ist. Unter diesen Umständen sind die unteren Blenden 38 weniger wirkungsvoll beim Abfangen des ausgestoßenen Abfallmaterials. Da die öffnung 36, durch welche der Elektronenstrahl auf seinem Weg zum Werkstück hindurchtritt nicht in ausreichendem Maße verengt werden kann, werden beachtliche Mengen des Werkstückmaterials zurück in das Innere der Elektronenkanone geschleudert. Das ausgestoßene Werkstückmaterial legt sich teilweise an der inneren Blende 45 an, worauf es fortgerissen und vom Abstreifer 48 entfernt wird. Das ausgestoßene Werkstückmaterial legt sich jedoch auch als Niederschlag 50 an der Ablenkspule 34 an. Gegebenenfalls, bei-

spielsweise nach dem Bohren von 1Cr Löchern, sammelt sich das Abfallmaterial radial innerhalb des Punktes an, bei welchem das 'Abfallmaterial beginnt, den Elektronenstrahl zu stören, und bei welchem ein gleichförmiges Bohren von Löchern verhindert wird. Auch wenn sich der Niederschlag von der Ablenkspule löst, kann er in die öffnung 36 fallen. Wenn der Niederschlag nicht durch die öffnung 36 hindurchfällt, stellt er ein Problem dar. Aber selbst wenn der Niederschlag durch die Öffnung 36 hindurchfällt, unterbricht er vorübergehend den Strahlweg. Normalerweise werden viele Löcher pro Sekunde gebohrt. Auch ein vorübergehendes Hindurchtreten eines Hindernisses durch den Strahlweg führt dazu, daß eine bestimmte Menge an Löchern nicht gebohrt wird, die nach dem Programm der Vorrichtung gebohrt werden sollen.

Aus-Pig. 4 ist ersichtlich, daß ein größerer Ablenkwinkel keine Abhilfe schaffen kann. Ein kleinerer Ablenkwinkel ist ähnlich wirkungslos, weil er die Neigung hat, das ausgestoßene Werkstückmaterial weiter hinauf in das Innere der Elektronenkanone wandern zu lassen, wo ähnliche Probleme auftreten.

Die Erfindung ist daher notwendig, um Werkstücke herstellen zu können, die eine sehr große Menge an Löchern in der

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Größenordnung von 10 oder mehr aufweisen, von denen alle Löcher im wesentlichen gleiche Abmessungen und gleiche Abstände haben müssen . Um dies in wirtschaftlicherweise zu erreichen, ist es wesentlich, daß die Löcher in einer großen Menge pro Zeiteinheit kontinierlich hergestellt werden. Obgleich bei der Herstellung eines jeden Loches eine verhältnismäßig kleine Menge an Material entfernt wird, besteht die Gesamtwirkung der großen Anzahl der Löcher darin, daß eine beachtliche Materialmenge ausgestoßen wird und zurück zur Elektronenkanone wandert.

Die Fig. 1, 5 und 6 zeigen, wie die oberhalb der Ablenk-

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spule 34 angeordnete Blende 44 im Sinne der Erfindung abgewandelt ist. Die innere Blende 44 ist eine Scheibe, die einen abgestuften ümfangsrand aufweist, wodurch eine Vertiefung 54 um den Rand der Scheibe entsteht. Der zylindrische Durchmesser 56 der Vertiefung 44 ist ungefähr mit dem Innendurchmesser 58 der Ablenkspule 34 ausgerichtet. Der äußerste Außenumfangsrand 60 der Blende 44 ist so ausgelegt, daß er so nahe wie möglich am Elektronenstrahl liegt. Der Außenumfangsrand 60 der Blende 44 befindet sich gewöhnlich in der gleichen Lage wie der äußere Rand der bekannten Blende (Pig. 2). Es wurde festgestellt, daß eine Messingscheibe mit einer Dicke von 7»6 mm,einem Außendurchmesser ^on 27,6 cm und einem Stufendurchmesser von 25,8 cm wirksam ist. Die Vertiefung beträgt in radialer Richtung etwa 9 mm und in axialer Richtung etwa 3>8 mm. Während des Betriebes wird der Ablenkwinkel sehr vorsichtig geändertem dafür zu sorgen, daß sich das ausgestoßene Material innerhalb der Vertiefung 54 anlegt. Der übliche Ablenkwinkel <* beträgt bei der Vorrichtung 10° 4- 30 Sekunden. Gute Ergebnisse werden jedoch nur erzielt, wenn der Ablenkwinkel kritisch eingestellt wird und im Pail der Bohrmaschine mit der Modellbezeichnung K 6-G 10 P-CNC bei 9,75 ° liegt, wenn der in Pig. 4 gezeigte Bezugsabstand D der Maschine 20 mm beträgt. Es gibt natürlich eine gewisse Toleranz für den Ablenk-winkel, aber er muß innerhalb von weniger als £ 0,25° liegen, um die Niederschläge in der Vertiefung zu konzentrieren. Es können etwas andere Ablenkwinkel verwendet werden, wenn andere Materialien mit anderen Parametern oder Maschinen gebohrt werden. Um jedoch die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wird ein angemessener Versuch den Winkel offenbaren, der erforderlich ist, um das Abfallmaterial in der Vertiefung 54 der inneren Blende 44 zu konzentrieren. Wenn der Ablenkwinkel einmal eingestellt ist, ist es wichtig, daß der örtlich festgelegte Abstand D zwischen dem Werkstück und der Bezugsebene der Elektronenkanone genau eingehalten wird. Beim Erfindungsgegenstand

ist dieser Abstand D mit einer Toleranz von + 0,2 mm beziehungsweise etwa 0,5 i° eingehalten worden.

Die innere Blende 44 ist zweckmaßigerweise auf der gleichen Welle 39 wie die primäre Blende 38, 41 angeordnet. Die Welle 39 und die Blende 44 werden etwa mit vier Umdrehungen pro Minute angetrieben. Ein Abstreifer 66 greift auf der der Elektronenstrahl abgewandten Seite der Blende 44 in die Vertiefung 54 ein, um die Ablagerungen zu entfernen. Trotz der vorstehenden Verbesserung gibt es immer noch kleine Mengen an ausgestoßenem Material, das sich an der Ablenkspule 34 an einer Stelle 62 anlegt, die in unmittelbarer Nähe der Blende 44 liegt und der Richtung der Ablenkung des Elektronenstrahls entgegengesetzt ist. Die Ablagerungen brauchen länger,um sich anzusammeln, und verursachen weniger Schwierigkeiten in Verbindung mit dem Elektronenstrahl, als dies der Fall wäre, wenn die Blende 44 mit der Vertiefung 54 bzw. dem Rücksprung nicht vorhanden wäre. Die Ablagerungen müssen jedoch noch immer entfernt werden, um einen ununterbrochenen Bohrbetrieb aufrecht erhalten zu können. Es wird daher mindestens eine Nase 64 in der Vertiefung 54 an irgendeiner Stelle des Umfanges der Blende 44 angeordnet. Die Nase 64 ist in Fig. 6 genauer gezeigt. Die Nase 64 entfernt kontinuierlich kleine Ansammlungen von Ablagerungen auf der Ablenkspule. Anstelle der Nase können andere, ähnliche Vorsprünge verwendet werden, solange die Vorsprünge die Ablagerungen periodisch berühren, die an der Ablenkspule bei der Stelle 62 haften. Es ist natürlich auch möglich, mehr als eine Nase zu verwenden, obwohl dies nicht für nötig angesehen wird.

Während die Nase 64 an der scheibenförmigen Blende 44 der einfachste Weg ist, um die Ablagerungen kontinuierlich zu entfernen, können andere wirksame mechanische Wege in Zusammenarbeit mit der Blende nützlich sein, um das Abfallmaterial aus dem Innenraum des Elektromagneten in'der Nähe der Blende zu entfernen oder die Niederschläge zu verhindern.

Während die Ablagerungen längs des Strahlweges nach unten auf die unteren Blenden fallen und möglicherweise durch die Öffnung-36 hindurchtreten, verursacht dieser Gesichtspunkt in der Praxis keine Schwierigkeiten. Die Anwesenheit der Nase bedeutet, daß ein herkömmlicher Abstreifer 42, wie ein für die anderen Blenden 38,45_S46 verwendetes, starres, messerartiges Stück 42, nicht verwendet werden kann. Wie aus den Pig. 1 und 6 hervorgeht, wird daher eine Drahtbürste 66 verwendet, die an einem Träger 68 hängt. Die Borsten der Drahtbürste besitzen eine ausreichende Nachgiebigkeit, so daß sich die Borsten umbiegen, wenn die Nase mit den Borsten in Berührung kommt, und die Borsten zurück in ihre Ausgangslage springen, wenn die Nase hindurchgelaufen ist. Es können auch andere Einrichtungen als die Drahtbürste verwendet werden, um die Niederschläge von der Vertiefung 54 am Umfang der Scheibe zu entfernen. Hierin eingeschlossen ist jedes Element, das unter der Einwirkung der Nase umgebogen werden kann, aber eine ausreichende Festigkeit und Kraft hat, um mit der scheibenförmigen Blende in Berührung zu kommen und die Metallniederschläge zu entfernen.

Andere Ausführungsformen der Erfindung sind denkbar. Das allgemeine, der Erfindung zugrundeliegende Prinzip besteht darin, daß dafür gesorgt wird, daß sich das ausgestoßene Material in der Vertiefung einer bewegbaren, inneren Blende anlegt. Um dies zu erreichen, muß die mit der Vertiefung versehene Blende oberhalb der Ablenkspule angeordnet und der Ablenkwinkel so eingestellt werden, daß das aus dem Werkstück ausgestoßene Material aufgefangen wird. Es gibt andere Ausgestaltungsformen, die der Fachmann vorsehen kann, um das Prinzip der Erfindung in die Praxis umzusetzen. In Fig. 7 ist beispielsweise ein Riemen 70 mit einem winkligen Querschnitt gezeigt, der zwischen zwei Riemenscheiben 72 und 74 angeordnet ist. Die Riemenscheibe 74 kann in der Elektronenkanone an der gleichen Stelle wie die Blende in den Fig. 1 und 5 angeordnet sein.

Im vorstehenden ist die besondere Bedeutung der Einstellung des Ablenkwinkels dargestellt worden, um zu erreichen, daß sich das ausgestoßene Material in der Vertiefung des Randes anlegt. Dieser Punkt wird hervorgehoben, da eine große Menge an Material, das in die Elektronenkanone zurückgeworfen wird, bedeutet, daß auch verhältnismäßig kleine Bruchteile an Material, das am Rand der inneren Blende 44 nicht aufgefangen wird, Schwierigkeiten verursachen können. Es ist jedoch das Verdienst der Anmelderin _} die Nützlichkeit von bewegbaren Blenden herausgefunden zu haben, die einen abgestuften oder mit einer Vertiefung versehenen Rand aufweisen. Es hat sich herausgestellt, daß der Anmeldungsgegenstand auch dann vorteilhaft ist, wenn normale Löcher in erhöhtem Umfang gebohrt werden. Die Überwachung und Regelung des Ablenkwinkels ist nicht besonders kritisch.

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Claims (7)

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1. Vorrichtung zum Bohren eines Loches mit einem Elektronenstrahl in ein Werkstück mit einer Kammer zum Aufnehmen und Halten eines Werkstückes; einer Elektronenkanone, die an der Kammer befestigt ist und einen Heizfaden zum Aussenden von Elektronen aufweist sowie ein System von Elektromagneten besitzt, welches die Elektronen zu einem Strahl bündelt und führt, der innerhalb der Elektronenkanone längs eines Primärweges verläuft, der in die Kammer führt; Primärblenden, die am Endei der Elektronenkanone in unmittelbarer Nähe der Zone des Werkstückhalters in der Kammer angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine innere, bewegbare Blende (44), die im System der

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Elektromagnete und längs des Sträiweges in der Elektronenkanone (22) angeordnet ist, wobei die Blende (44·) eine Vertiefung (54) an ihrem Umfang aufweist, um die Niederschläge in Form des Abfallmaterials aufzunehmen, das aus dem Werkstück (24) ausgestossen wird und im allgemeinen längs des Strahlweges wandert, und wobei die Bewegung der Blende (44) die in der Vertiefung (54) aufgenommenen Niederschläge zu einer Stelle fördert, die vom Strahlweg entfernt ist; und eine an der genannten Stelle angeordnete Einrichtung zum Entfernen der Niederschläge aus der Vertiefung (54).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (64), welche die Niederschläge von einem stationären Teil der Elektronenkanone (22) in der Nähe der Stelle kontinuierlich entfernt, an welcher der Niederschlag an der Blende (44) aufgenommen wird, wobei die Einrichtung (64) mit dem Lauf der Blende (44) zusammenarbeitet, um zu verhindern, daß sich die Niederschläge in der Nähe des Strahlweges ansammeln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das System der Elektromagnete in der Elektronenkanone einen am Ende angeordneten, stationären Ablenk-Elektromagnet aufweist, welcher in der Nähe der primären Blenden liegt, um den Elektronenstrahl aus seinem primären Weg abzulenken, gekennzeichnet durch eine innere, bewegbare Blende, die eine drehbare Scheibe (44) mit einem abgestuften Außenrand ist, um eine Vertiefung (54) zu bilden, wobei die Blende längs des Strahlweges der Heizfadenseite des Ablenk-Elektromagneten und entgegen der Richtung der Strahlablenkung während des Bohrvorganges angeordnet ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine Nase (64), die in der Vertiefung (54) des Blendenrandes befestigt ist, um die am stationären Elektromagneten haftenden Niederschläge zu entfernen.·

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen elastisch nachgiebigen Abstreifer (66), welcher die Niederschläge aus der Vertiefung (54) des Blendenrandes kontinuierlich entfernt.

6. Verfahren zum Bohren einer Vielzahl von Löchern mit einem kleinen Durchmesser in ein Werkstück, bei welchem ein Elektronenstrahl erzeugt wird, welcher längs einer ersten Achse einer Elektronenkanone fließt; und bei welchem die Elektronen abgelenkt werden, wenn sie in Form eines Strahls aus der Elektronenkanone austreten, so daß sie längs einer zweiten Achse verlaufen, , die einen Winkel zur ersten Achse einnimmt; und bei ,.i welchem ein Werkstück längs der zweiten Achse so an- ^ geordnet wird, daß der Elektronenstrahl eine Vielzahl von Löchern mit kleinem Durchmesser in das Werkstück bohrt, wobei ein Teil des aus dem Werkstück ausgestoßenen, geschmolzenen Materials längs der zweiten Achse in die Elektronenkanone wandert, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkwinkel eingestellt wird ₎ um das ausgestoßene Material an einer Vertiefung am Rand einer bewegbaren, inneren Blende niederzuschlagen, die in der Elektronenkanone angeordnet ist; und daß das niedergeschlagene Material am Rand durch die Bewegung der Blende zu einer Stelle gebracht wird, die vom Ort des Niederschlags entfernt ist; und daß das ausgestoßene Material vom Rand kontinuierlich entfernt wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, das sich an den stationären Teilen der Elektronenkanone in der Nähe der inneren Blende niedergeschlagen hat, kontinuierlich entfernt wird.