NL8300823A - Werkwijze en inrichting voor het etsen van een figuur in een werkstuk. - Google Patents

Description

k * . t 1 ÜC 293 WEEKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET ETSEN·

VAN EEN FIGUUR IN EEN WERKSTUK

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het etsen van een figuur in een werkstuk, welke werkwijze de volgende stappen omvat: a. het aanbrengen op het werkstuk van een voor elektromagne- 5 tische straling gevoelige laag; b. het laten schijnen van een bundel elektromagnetische straling op een gedeelte van de gevoelige laag corresponderend met de figuur, zodanig dat in het beschenen gedeelte van de gevoelige laag een chemische reactie 10 optreedt; c. het ontwikkelen en nabehandelen van de gevoelige laag; d. het etsen van het werkstuk met een op het materiaal van het werkstuk inwerkende stof, bijvoorbeeld een zuur; en e. het reinigen van het werkstuk.

15 De hierboven beschreven werkwijze voor het etsen van een figuur in een werkstuk is bekend. Bij de bekende werkwijze heeft de bundel elektromagnetische straling een zodanige vorm dat het gedeelte van de gevoelige laag waar de bundel op schijnt correspondeert met de figuur.

20 Een bezwaar van de bekende werkwijze is dat voor elke andere figuur die men in het werkstuk wenst te etsen, de vorm van de bundel elektromagnetische straling aan die andere figuur moet worden aangepast.

Het doel van de uitvinding is een werkwijze te ver-25 schaffen, waarmede op eenvoudige wijze ook een relatief gecompliceerde figuur in het werkstuk kan worden geëtst, zonder dat de vorm van de bundel elektromagnetische straling moet worden aangepast.

Daartoe is de werkwijze volgens de uitvinding daardoor 30 gekenmerkt, dat tijdens het laten schijnen van de bundel op de gevoelige laag het werkstuk en de bundel ten opzichte van elkaar worden bewogen, waarbij de bundel zodanig langs het 8300823 !'.· ·' · 2 genoemde gedeelte wordt verplaatst dat de delen van het genoemde gedeelte achtereenvolgens worden beschenen door de bundel.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting 5 voor het toepassen van de genoemde werkwijze, bestaande uit een sonde en een spankop voor het bevestigen van het werkstuk.

Een dergelijke inrichting voor het etsen van een figuur in een werkstuk is bekend. Bij een bekende inrichting van deze soort wordt de sonde gevormd door een kunststof blok, waarin 10 één of meer eindgedeelten van elektromagnetische straling geleidende vezels zijn aangebracht, welk blok tijdens normaal bedrijf op de gevoelige laag die op het werkstuk is. aangebracht wordt geplaatst. De eindgedeelten van de vezels zijn zodanig gevormd, dat tijdens normaal bedrijf de daaruit 15 uittredende bundels elektromagnetische straling schijnen op een met de figuur corresponderend gedeelte van de gevoelige laag.

Een bezwaar van de bekende inrichting is dat voor elke andere figuur die men in een werkstuk wenst te etsen, de 20 eindgedeelten van de elektromagnetische straling geleidende vezels zodanig moeten worden aangebracht, dat de daaruit uittredende bundel of bundels een gedeelte van de gevoelige laag beschijnen dat correspondeert met die andere figuur.

Het doel van de uitvinding is een inrichting te ver-25 schaffen die aan dit bezwaar tegemoet komt.

Daartoe is de inrichting volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat de spankop en de sonde beweegbaar ten opzichte van elkaar opgesteld zijn.

De uitvinding zal nu bij wijze van voorbeeld worden 30 beschreven aan de hand van de tekeningen, waarbij:

Figuur 1 op schematische wijze een zijaanzicht laat zien van de inrichting volgens de uitvinding, waarbij het werkstuk kan roteren om een verticale as en waarbij de bundel elektromagnetische straling in verticale richting kan bewegen; 8300823 i « 3

Figuur 2 de uitslag laat zien van het bovenstuk van een cilindrisch werkstuk met daarop aangegeven een te etsen figuur;

Figuur 3 de uitslag laat zien van het bovenstuk van een 5 cilindrisch werkstuk met daarop aangegeven een andere te etsen figuur;

Figuur 4 op schematische wijze een bovenaanzicht laat zien van een inrichting volgens de uitvinding» waarbij het werkstuk kan roteren om een verticale as en waarbij de bundel 10 elektromagnetische straling kan roteren om een horizontale as;

Figuur 5 op schematische wijze een zijaanzicht toont van de inrichting volgens Figuur 4.

Figuur 1 toont een sonde 1 en een spankop 2 waarin een cilindrisch werkstuk 3 is bevestigd. De sonde 1 bestaat uit 15 een huis 4 waarin het eindgedeelte van een ultraviolette straling geleidende vezel 5, die is omgeven door een elastische beschermlaag 6, is aangebracht. De sonde 1 is bevestigd in een houder 11. Terwiile van de duidelijkheid is * in Figuur 1 de afstand tussen het einde 7 van de vezel 5 en 20 het werkstuk 3 groter weergegeven dan deze afstand in de praktijk meestal zal zijn. Het andere einde van de vezel 5 is verbonden met een ultraviolet stralingsbron (niet getoond).

De spankop 2 bestaat uit een buitenbus 8 en een tapse binnenbus 9 en is zo bevestigd op een draaitafel (niet 25 getoond) dat de spankop 2 kan roteren om een verticale as 10.

Het cilindrische werkstuk 3 is zodanig in de spankop 2 bevestigd dat de langsas van het werkstuk 3 samenvalt met de-verticale as 10.

Het huis 4 van de sonde 1 is bevestigd in de houder 11, 30 waarbij de houder 11, en dus ook de sonde 1, in verticale richting (zie pijlen 13) beweegbaar zijn. Bovendien is de sonde 1 zo gericht dat de hartlijn van de bundel ultraviolette straling 14, die tijdens normaal bedrijf van de inrichting 8300823 ___Λ ’ i * 4 uittreedt uit het einde 7 van de vezel 5, de verticale as 10 snij dt.

De inrichting is verder voorzien van middelen om de beweging van de bundel ultraviolette straling 14 op mecha-5 nische wijze te koppelen aan de beweging van het werkstuk 3. Deze middelen bestaan bijvoorbeeld uit een scheefstaande ring 15 bevestigd aan de buitenbus 8 van de spankop 2 en een taster 16 verbonden met de houder 11. Wanneer de spankop 2 roteert om de verticale as 10 zal de combinatie van de scheefstaande ring 10 15 en de taster 16, de houder 11 en ook de sonde 1 in verti cale richting 13 afwisselend omhoog en omlaag laten bewegen.

De werkwijze voor het etsen van een figuur in een werkstuk volgens de uitvinding wordt nu beschreven aan de hand van Figuur 1 en Figuur 2, waarbij in Figuur 2 een uitslag van het 15 bovendeel van het cilindrische werkstuk 3 wordt getoond met daarop aangegeven de te etsen figuur 17.

Nadat een voor ultraviolette straling gevoelige laag 18 op een gebied van het oppervlak van het werkstuk 3 (boven de lijn 19) waarbinnen de figuur 17 zal worden geëtst is aange-20 bracht, wordt het werkstuk 3 in de spankop 2 bevestigd.

Hierna wordt een gedeelte van de gevoelige laag 18, corresponderend met de te etsen figuur 17, beschenen door de bundel ultraviolette straling 14 die uittreedt uit het einde 7 van de vezel 5, zodanig dat in het beschenen gedeelte van de 25 gevoelige laag 18 een chemische reactie optreedt. Tijdens het beschijnen van de gevoelige laag 18 roteert de spankop 2 om de verticale as 10 en deze rotatie heeft tot gevolg dat de combinatie van de scheefstaande ring 15 en de taster 16, de houder 11, de sonde 1, en daarmee ook de bundel ultraviolette 30 straling 14, in verticale richting 13 afwisselend omhoog en omlaag laat bewegen. Door deze gekoppelde bewegingen van de spankop 2 en de sonde 1 beschijnt de bundel 14 achtereenvolgens de delen van het gedeelte van de gevoelige laag 18 dat met de te eteen figuur 17 overeenkomt.

8300823 * ^ » Ί 5

Nadat de gevoelige laag 18 is beschenen, wordt deze ontwikkeld. Hierdoor is het niet beschenen gedeelte van de gevoelige laag 18 een beschermende laag geworden. Daarna volgt een nabehandeling, waardoor op de plaats van het beschenen 5 gedeelte, dat wil zeggen daar waar de figuur 17 in het werkstuk geëtst zal worden, het werkstukoppervlak bloot komt.

Vervolgens wordt het werkstuk 3 geëtst met een op het materiaal van het werkstuk 3 inwerkende stof, bijvoorbeeld een zuur dat zonder de beschermende laag aan te tasten een figuur 10 in het werkstuk etst op de plaats waar het oppervlak bloot is.

Als de figuur gereed is wordt de overgebleven beschermende laag van het werkstuk 3 verwijderd. Daarna wordt het werkstuk 3 gereinigd en desgewenst gepreserveerd.

Aangezien de etstechniek als zodanig bekend is, wordt 15 hier niet ingegaan op de afstemming van het materiaal van de gevoelige laag op het gebruikte zuur.

Zoals hierboven beschreven is het niet-beschenen gedeelte ! van de gevoelige laag omgezet in een beschermende laag. Een gevoelige laag met deze eigenschappen wordt een positief 20 gevoelige laag genoemd. In plaats van een positief gevoelige t laag kan ook een negatief gevoelige laag worden gebruikt. Na de behandeling van een negatief gevoelige laag is het beschenen gedeelte bedekt met een beschermende laag en komt het werkstukoppervlak vrij op de plaats van het niet-beschenen 25 gedeelte. Een negatief gevoelige laag zal in het algemeen gebruikt worden indien grote stukken van het werkstuk moeten worden geëtst.

Figuur 3 toont de uitslag van de bovenzijde van het werkstuk 3 met daarop aangegeven een gecompliceerde figuur 30 bestaande uit twee gebieden 20 en 21, die ieder volgens een deel van een schroeflijn verlopen. Voor het beschijnen van de twee gebieden 20 en 21, wordt de beweging van de bundel ultraviolette straling op elektronische wijze gekoppeld aan de beweging van het werkstuk. Hiertoe wordt de inrichting verder 83GC32 3 6 voorzien van opnemers die de posities van de bundel ultraviolette straling en van het werkstuk bepalen en van een besturingseenheid die met de gegevens van de opnemers en met zijn besturingsinstructies de beweging van de bundel ultra-5 violette straling bestuurt. Bovendien heeft de besturingseenheid tot taak om de ultraviolette straling te onderbreken als de bundel ultraviolette straling zich ten opzichte van het werkstuk 3 beweegt van een positie behorend bij het beschijnen van de bovenzijde van het gebied 20 naar een positie behorend 10 bij het beschijnen van de onderzijde van het gebied 21.

Bij de hierboven beschreven inrichting voor het etsen van een figuur in een cilindrisch werkstuk wordt de bundel ultraviolette straling bewogen in een richting. Het is echter ook mogelijk om de bundel ultraviolette straling te laten roteren, 15 zoals nu wordt besproken aan de hand van de Figuren 4 en 5, waarin een inrichting wordt getoond voor het etsen van een figuur in een bolvormig werkstuk 49. De inrichting bestaat uit. een sonde 41 vast verbonden met twee gekromde armen 45 en 46.

De sonde 41 is zo gericht dat de hartlijn van de bundel 20 ultraviolette straling 48, die tijdens normaal bedrijf van de inrichting het oppervlak van het bolvormige werkstuk 49 beschijnt, door het middelpunt 50 van het bolvormige werkstuk 49 gaat. De gekromde armen 45 en 46 zijn scharnierend om een horizontale as 51 bevestigd, waarbij de horizontale as 51 door 25 het middelpunt 50 van het bolvormige werkstuk 49 gaat. De inrichting is verder voorzien van middelen (niet getoond) om het bolvormige werkstuk 49 te laten roteren om een verticale as 52 door het middelpunt 50, van middelen (niet getoond) om de gekromde armen 45 en 46 te laten roteren om de horizontale 30 as 51, en van middelen (niet getoond) om de bewegingen’van de sonde 41 en het bolvormige werkstuk 49 aan elkaar te koppelen.

Met uitzondering van het roteren van de bundel ultraviolette straling 48 komt de werkwijze voor het etsen van een figuur in het bolvormige werkstuk 49 overeen met de werkwijze 8 3 0 0 8 2 3 . 1 7 volgens de uitvinding zoals beschreven onder verwijzing naar Figuur 1.

De uitvinding is niet beperkt tot een werkwijze en een inrichting voor het etsen van een figuur in een werkstuk 5 waarbij de elektromagnetische straling waarmee de gevoelige laag wordt beschenen bestaat uit ultraviolette straling. Ook andere soorten elektromagnetische straling, zoals bijvoorbeeld zichtbaar licht of infrarode straling, kunnen worden toegepast mits de gevoelige laag maar zodanig is dat in het gedeelte dat 10 door de elektromagnetische straling wordt beschenen, de gewenste chemische reactie optreedt.

De werkwijze voor het etsen van een figuur in een werkstuk volgens de uitvinding kan niet alleen worden toegepast op cilindrische werkstukken of bolvormige werkstukken. Door een 15 geschikte keuze van de relatieve beweging van bundel elektromagnetische straling ten opzichte van werkstuk kan de werk- Λ wijze volgens de uitvinding ook toegepast worden op anders gevormde werkstukken.

De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast 20 op werkstukken vervaardigd uit materialen die geëtst kunnen worden, zoals metaal, glas of steen.

Voor het geleiden van de elektromagnetische straling wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van optische vezels, bijvoorbeeld een geschikt glasvezel materiaal. Ook kwarts of 25 kunststoffen kunnen worden gebruikt voor dit doel, waarbij de keuze afhankelijk is van de soort straling die men wenst toe te passen.

De koppeling van de beweging van de sonde aan die van het werkstuk kan op vele verschillende mechanische of elektro-30 nische manieren geschieden. Een eenvoudige en aantrekkelijke mechanische koppeling kan bijvoorbeeld tot stand gebracht worden door middel van een schabloonplaat.

8300823

Claims (13)

1. Werkwijze voor het etsen van een figuur in een werkstuk, welke werkwijze de volgende stappen omvat: а. het aanbrengen op het werkstuk van een voor elektromagnetische straling gevoelige laag; 5 b. het laten schijnen van een bundel elektromagnetische straling op een gedeelte van de gevoelige laag corresponderend met de figuur, zodanig dat in het beschenen gedeelte van de gevoelige laag een chemische reactie optreedt; 10 c. het ontwikkelen en nabehandelen van de gevoelige laag; d. het etsen van het werkstuk met een op het materiaal van het werkstuk inwerkende stof, bijvoorbeeld een zuur; en e. het reinigen van het werkstuk; met het kenmerk, dat tijdens het laten schijnen van de bundel 15 op de gevoelige laag het werkstuk en de bundel ten opzichte van elkaar worden bewogen, waarbij de bundel zodanig langs het genoemde gedeelte wordt verplaatst dat de delen van het genoemde gedeelte achtereenvolgens worden beschenen door de bundel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de beweging van de bundel is gekoppeld aan de beweging van het werkstuk.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de beweging van de bundel op mechanische wijze is gekoppeld aan 25 de beweging van het werkstuk.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de beweging van de bundel op elektronische wijze is gekoppeld aan de beweging van het werkstuk.

5. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-4, met het 30 kenmerk, dat het werkstuk roteert. б. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bundel wordt bewogen ten opzichte van het stilstaande werkstuk. 8300823 4. * *· ·Μ

7. Werkwijze volgens ëën van de conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de elektromagnetische straling bestaat uit ultraviolette straling.

8. Inrichting voor het toepassen van de werkwijze, volgens 5 ëën van de conclusies 1-7, bestaande uit een sonde en een spankop voor het bevestigen van het werkstuk, met het kenmerk, dat de spankop en de sonde beweegbaar ten opzichte van elkaar opgesteld zijn.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de 10 inrichting is voorzien van middelen om de beweging van de * sonde te besturen.

10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat koppelingsmiddelen aanwezig zijn om de beweging van de sonde te koppelen aan de beweging van het werkstuk.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de koppelingsmiddelen mechanische middelen zijn.

12. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de koppelingsmiddelen elektronische middelen zijn.

13. Inrichting volgens ëën van de conclusies 8-12, met het '20 kenmerk, dat de sonde bestaat uit een houder waarin een eindgedeelte van een elektromagnetische straling geleidende vezel is aangebracht, en dat het andere eindgedeelte van de vezel verbonden is met een elektromagnetische stralingsbron.

14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de 25 elektromagnetische stralingsbron bestaat uit een ultraviolette stralingsbron. LRH21 8300823 -- ' -