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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft einen Bewegungsantrieb für eine Strahlenbearbeitungsanlage, insbesondere eine Ionenbearbeitungsanlage, zur Oberflächenbehandlung einer optisch wirkenden Fläche mit gekrümmten Oberflächen wie zum Beispiel Linsenoberflächen, die von einer von dem Antrieb bewegten Ionenquelle bestrahlend überstrichen wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Bewegungsantrieb eine erste Pendelhalterung für die zu bearbeitende Linse und eine zweite Pendelhalterung für die Ionenquelle aufweist, daß sich die Pendelachsen der ersten und zweiten Pendelhalterungen rechtwinklig schneiden, daß die Pendelbewegung durch einen Torquemotor direkt an der Pendelachse durchgeführt wird. DOLLAR A Hierdurch ist es möglich, völlig auf die kardanische Aufhängung und die rotatorischen Antriebe der Ionenquelle zu verzichten, die technisch aufwendig sind und zu ungenau arbeiten, und nur mit äußerst schnellen und genauen Torquemotoren zu arbeiten. Diese erzeugen zwar eine große Verlustwärme, können aber ohne bautechnische Probleme außerhalb des Vakuumbereichs angeordnet werden und sind somit leicht zu kühlen.
    公开号:DE102004010535A1
    申请号:DE200410010535
    申请日:2004-03-04
    公开日:2005-09-29
    发明作者:Jaroslav Jan Hatle
    申请人:Jaroslav Jan Hatle；
    IPC主号:G21K1-08
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Bewegungsantrieb für eine Strahlenbearbeitungsanlage,insbesondere eine Ionenbearbeitungsanlage, zur Oberflächenbehandlungeiner optisch wirkenden Flächemit gekrümmtenOberflächenwie zum Beispiel Linsenoberflächen,die von einer von dem Antrieb bewegten Ionenquelle bestrahlend überstrichenwird.
    [0002] Beibekannten Ionenbearbeitungsanlagen wird der Ionenstrahl in mäanderförmigen Bahnen über einezu bearbeitende, stationärangeordnete optische Linse geführt,wobei der Ionenstrahl immer rechtwinklig auf die Linsenoberfläche auftrifftund der Abstand zwischen der Ionenquelle sowie der Linsenoberfläche konstantgehalten wird. Diese Bewegungsabläufe der Ionenquelle übernimmtein Fünf-Achsen-Bewegungsantriebeiner CNC-Steuerungmit drei zueinander rechtwinkligen translatorischen BewegungsachsenX, Y, Z und zwei kardanisch angeordneten rotatorischen BewegungsachsenA, B. Dabei führtdie translatorische Bewegungsachse X die Mäanderlängsbahnen aus, während die translatorischeBewegungsachse Y den Mäanderversatzbewirkt und die translatorische Bewegungsachse Z den Abstand zwischender Ionenquelle sowie der Linsenoberfläche kon stant hält. Diebeiden rotatorischen Bewegungsachsen sorgen dafür, daß der Ionenstrahl stets rechtwinkligauf die Linsenoberflächeauftrifft.
    [0003] DerartigeFünf-Achsen-Bewegungsantriebe sindsehr aufwendig und wegen dem rotatorischen Antrieb der kardanischenAufhängungder Ionenquelle relativ ungenau, weil hierbei Schnecken- und Zahnradgetriebezur Anwendung kommen. Die hiermit erzielbare Genauigkeit ist für vielePräzisionsarbeiten,wie bei der Linsenbearbeitung, zu klein.
    [0004] Dervorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einenBewegungsantrieb der im Oberbegriff genannten Art bezüglich derAnzahl und Ausführungder Bewegungsachsen erheblich zu vereinfachen und so auszubilden,daß aufdie kardanische Aufhängungder Ionenquelle und die damit vebundenen rotatorischen Bewegungsachsenverzichtet werden kann und somit große Betriebsgenauigkeiten erzielbarsind.
    [0005] ZurLösungder gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Bewegungsantrieb der imOberbegriff von Anspruch 1 genannten Art erfindungsgemäß durch dieim Kennzeichen dieses Anspruchs aufgeführten Merkmale aus, nämlich dadurch,daß derBewegungsantrieb eine erste Pendelhalterung für die zu bearbeitende Linseund eine zweite Pendelhalterung für die Ionenquelle aufweist,daß sichdie Pendelachsen der ersten und zweiten Pendelhalterungen rechtwinkligschneiden.
    [0006] Infolgedieser pendelnden Anbringung der Ionenquelle einerseits und derzu bearbeitenden Linse andererseits kann der Ionenstrahl jeden Bereich derLinsenoberflächerechtwinklig zu dieser überstreichen,ohne daß wiebisher hierzu ein zweiachsig rotatorisches Verstellen der Ionenquelleerforderlich ist. Die Pendelbewegungen werden durch Torquemotorendirekt an der Pendelachse durchgeführt. Vorteilhafterweise können dieTorquemotoren, an beiden Enden der Achsen, außerhalb vom Vakuumbehälter angebracht,besser gekühltund synchron angetrieben werden.
    [0007] Dieweiteren Ausgestaltungen der Ansprüche 2 bis 5 ermöglichennicht nur eine Anpassung des Bewegungsantriebs an die Geometrieder jeweilig zu bearbeitenden Linse, sondern ermöglichen auch die Bearbeitungvon asphärischenOberflächen. DieAbstandeinstellungen werden durch die beidseitig in den Pendelachsenangebrachten und synchron angetriebenen Linearantrieben ermöglicht.Durch die vorteilhafte Anbringung der Linearantriebe in den Pendelachsenkönnendiese, als Gegengewicht, zur besseren Verteilung der Pendelmassenwirken.
    [0008] NachMerkmal von Anspruch 1 bis 6 werden die Torquemotoren (31, 33)außerhalbeines die zu bearbeitende Linse (14) und die Ionenquelle(16) aufnehmenden Vakuumbehälters (12) angeordnet.
    [0009] NachMerkmal von Anspruch 7 wird beim Antrieb der Pendelachsen durchTorquemotoren die Trennung zum Vakuumraum durch Magnetflüssigkeit-Drehdurchführungenrealisiert, die eine große Drehmomentübertragungermöglichen.
    [0010] Mitden Maßnahmender Ansprüche1 bis 5 lassen sich konvex und konkav gekrümmte Linsenoberflächen bearbeiten.
    [0011] Gemäß Anspruch8 übernimmteine Steuereinheit überdie Torquemotoren alle die fürdie Linsenbearbeitung erforderlichen Bewegungsläufe. In weiterer Ausgestaltunggemäß Anspruch9 wird die Steuereinheit überdie Linearantriebe (35, 37) auch für entsprechendeAbstandssteuerungen sorgen, um einerseits eine Anpassung des Bewe gungsantriebs andie jeweilige Linsengeometrie vorzunehmen und andererseits den richtigenAbstand zwischen der Ionenquelle sowie der Linsenoberfläche zu erzielen.
    [0012] DieSteuereinheit läßt sichgemäß den Ansprüchen 10bis 12 in einfacher Weise so einrichten und betreiben, daß eine mäanderförmige, spiralförmige oderkoordinatenabhängigeStrahlenabtastung der Linsenoberfläche erfolgt.
    [0013] DieSteuereinheit kann nach Anspruch 13 einen Mikroprozessor aufweisen.
    [0014] Während gemäß Anspruch14 und 15 fürdie Ionenquelle und die Linse zweiarmige Pendelhalterung vorgesehenist, ist es aus Bedienungsgründen auchmöglich,die Pendelhalterung fürdie zu bearbeitende Linse gemäß Anspruch16 einarmig auszubilden, damit die Linse behinderungsfrei eingesetztsowie entnommen werden kann.
    [0015] Diezum Einsatz kommenden Torquemotoren sind gemäß Anspruch 17 elektromagnetischausgebildet.
    [0016] DieErfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielennäher erläutert. Eszeigen:
    [0017] 1 ineiner vereinfachten Seitenansicht eine zur Bearbeitung konvex gekrümmter Linsenoberflächen eingerichteteAusführungsformeines Bewegungsantriebs mit außerhalbvom Vakuumbehälterliegenden Torquemotoren,
    [0018] 2 dieAusführungsformaus 1 in einer um 90 Grad gedrehten vereinfachtenSeitenansicht,
    [0019] Gemäß den Darstellungensind im Inneren eines Vakuumbehälters 12 einezu bearbeitende Linse 14 mit gekrümmter Linsenoberfläche undeine Ionenquelle 16 pendelnd gelagert. Im Unterschied zum Standder Technik sind also die Ionenquelle 16 und die Linse 14 pendelbeweglichangeordnet.
    [0020] DieLinse 14 ist lösbaran einer Pendelhalterung 18 gehalten. Die Ionenquelle 16 istebenenfalls lösbaran einer Pendelhalterung 24 gehalten Bei der Ausführungsformbefindet sich die zu bearbeitende Linse 14 und die bestrahlendeIonenquelle 16 an einer Seite, im vorliegenden Fall unterhalb,der sich rechtwinklig schneidenden Pendelachsen 20 und 26. DerAbstand zwischen der Linse 14 und ihrer Pendelachse 20 wirdso eingestellt, daß diePendelachse 20 den Krümmungsmittelpunktder Linse 14 schneidet. Der Abstand zwischen der Ionenquelle 16 undihrer Pendelachse 26 wird so eingestellt, daß der Abstand zwischender Ionenquelle 16 und der zu bearbeitenden Linsenoberfläche denjeweiligen Betriebsbedingungen entspricht. Diese Abstandseinstellungender Linse 14 und der Ionenquelle 16 werden durchdie, in jeder der beiden Pendelachsen 20 und 26 beidseitig angeordnetenund synchron angetriebenen Linearantrieben 35 und 37,durchgeführt.
    [0021] Durcheinfache gezielte Pendelbewegungen der Linse 14 einerseitsund der Ionenquelle 16 andererseits, kann der Ionenstrahljeden Punkt der gekrümmtenLinsenoberflächeerreichen. Die erwünschtenPendelbewegungen lassen sich mit den Torquemotoren 31 und 33 sehreinfach erzielen und so durchführen,daß derIonenstrahl beispielsweise eine mäanderförmige, spiralförmige oderkoordinatenabhängigeStrahlenabtastung der zu bearbeitenden Linsenoberfläche durchführt.
    [0022] Beiden dargestellten Ausführungsformen sinddie Torquemotoren 31 bzw. 33 jeweils über eine Steuerleitungmit einer externen Steuereinheit verbunden, um hierüber entsprechendelektrisch bedarfsgerecht angesteuert zu werden. Die Steuereinheitkann einen signalverarbeitenden Mikroprozessor enthalten und signalzuführende Eingangsleitungen beispielsweisefür irgendwelcheVorgabewerte, wie die Größe der Linsenkrümmung unddie Lage definierter Unebenheiten der Linsenoberfläche aufweisen.
    [0023] DieSteuereinheit wird ebenfalls ausgangsseitige Steuerleitungen zuden Linearantrieben 35 bzw. 37 haben, um die beschriebenenAbstandssteuerungen der Linse 14 und der Ionenquelle 16,in Abhängigkeitvon der eingegebenen Linsenkrümmung, durchzuführen.
    [0024] Daein Teil der erforderlichen Relativbewegungen auch von der zu bearbeitendenLinse 14 übernommenwird, ist es möglich,auf kardanische Aufhängungund die rotatorische Bewegungsachsen bzw. Antriebsteile des Bewegungsantriebsder Ionenquelle zu verzichten. Je nachdem, wie die Torquemotoren 31, 33 angesteuertwerden, kann die Ionenquelle 16 den Ionenstrahl auf beliebigePunkte der Linsenoberflächerichten und diese in der erwünschtenArt und Weise bestrahlen, mäanderförmig, spiralförmig oderkoordinatenbezogen. Der Linsenabtrag des Ionenstrahls wird während desBetriebes durch Regelung der Pendelgeschwindigkeit, also durch geeigneteAnsteuerung der Torquemotoren, entsprechend eingestellt. Dabei bleibtdie Stärkedes Ionenstrahls (Strahlungsintensität) während der Bearbeitung konstant.Sie wird zuvor durch separate Steuerung der Ionenquelle eingestellt.Dieses gilt auch für dieStrahlenbreite des Ionenstrahls mit Hilfe verschiedener Blenden.
    [0025] Mitdem vorliegenden Bewegungsantrieb können außer kugelig konvexen und kugeligkonkaven optischen Oberflächengrundsätzlichauch anders geformte Linsen behandelt werden, was jedoch eine entsprechendmodifizierte Bewegungs-, Abstands- sowie Intensitätssteuerungbzw. -regelung voraussetzt.
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] Bewegungsantrieb für eine Strahlenbearbeitungsanlage,insbesondere eine Ionenbearbeitungsanlage, zur Oberflächenbehandlungeiner optisch wirkenden Flächemit gekrümmtenOberflächenwie zum Beispiel Linsenoberflächen,die von einer von dem Antrieb bewegten Ionenquelle bestrahlend überstrichenwird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsantriebeine erste Pendelhalterung (18) für die zu bearbeitende Linse(14) und eine zweite Pendelhalterung (24) für die Ionenquelle(16) aufweist, daß sichdie Pendelachsen (20, 26) der ersten und zweitenPendelhalterungen (18, 24) rechtwinklig schneiden, daß jede Achseder Pendelhalterung (18, 24) mit Torquemotoren(31, 33) angetrieben ist.
    [2] Bewegungsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß derAbstand zwischen der zu bearbeitenden Linse (14) und derenPendelachse (20) einstellbar ist.
    [3] Bewegungsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß diePendelachse (20) der Pendelhalterung (18) einerzu bearbeitenden sphärisch konvexenoder konkaven Linse (14) deren Krümmungsmittelpunkt schneidet.
    [4] Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, daß derAbstand zwischen der Ionenquelle (16) und deren Pendelachse(26) einstellbar ist.
    [5] Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, daß derAbstand, der zu bearbeitenden Linse (14) und deren Pendelachse(20), durch die, beidseitig in den Pendelachsen (20)angebrachten und synchron angetriebenen Linearantriebe (35),entsprechend der Linsenkrümmungder zu bearbeitenden Linse (14), eingestellt wird.
    [6] Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, daß derAbstand, der Ionenquelle (16) und deren Pendelachse (26), durchdie, beidseitig in den Pendelachsen (26) angebrachten undsynchron angetriebenen Linearantriebe (37), eingestelltwird.
    [7] Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, daß dieTorquemotoren (31, 33) außerhalb eines die zu bearbeitende Linse(14) und die Ionenquelle (16) aufnehmenden Vakuumbehälters (12)angeordnet sind.
    [8] Bewegungsantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß dieTorquemotoren durch Magnetflüssigkeit-Vakuum-Drehdurchführung (21, 23) vomVakuum abgedichtet sind.
    [9] Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis8, dadurch gekennzeichnet, daß dieTorquemororen (31, 33) der Pendelhalterungen (18, 24)mit einer gemeinsamen Steuereinheit verbunden sind.
    [10] Bewegungsantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß dieSteuereinheit mit Linearantrieben (35, 37) für die Abstandssteuerung zwischender zu bearbeitenden Linse (14) einerseits sowie der Ionenquelle(16) andererseits und den Pendelachsen (20, 26)der Pendelhalterungen (18, 24) verbunden ist.
    [11] Bewegungsantrieb nach Anspruch 8 und 9, gekennzeichnetdurch einen Betrieb der Steuereinheit in der Weise, daß eine mäanderförmige Strahlenabtastungder zu bearbeitenden Linse (14) erfolgt.
    [12] Bewegungsantrieb nach Anspruch 8 und 9, gekennzeichnetdurch einen Betrieb der Steuereinheit in der Weise, daß eine spiralförmige Strahlenabtastungder zu bearbeitenden Linse (14) erfolgt.
    [13] Bewegungsantrieb nach Anspruch 8 und 9, gekennzeichnetdurch einen Betrieb der Steuereinheit in der Weise, daß eine koordinatenabhängige Strahlenabtastungder zu bearbeitenden Linse (14) erfolgt.
    [14] Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 9 bis13, dadurch gekennzeichnet, daß dieSteuereinheit einen signalverarbeitenden Mikroprozessor aufweist.
    [15] Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis14, dadurch gekennzeichnet, daß diePendelhalterung (24) der Ionenquelle (16) jochartigmit zwei Haltearmen ausgebildet ist.
    [16] Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis15, dadurch gekennzeichnet, daß diePendelhalterung (18) der zu bearbeitenden Linse (14) jochartigmit zwei Haltearmen ausgebildet ist.
    [17] Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, daß diePendelhalterung (18) der zu bearbeitenden Linse (14)mit einem Haltearm ausgebildet ist.
    [18] Bewegungsantrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,daß dieTorquemotoren (33, 37) elektromagnetisch ausgebildetsind.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-29| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2005-09-29| AF| Is addition to no.|Ref document number: 10352842 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
    2006-03-09| AF| Is addition to no.|Ref document number: 10352842 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
    2006-04-27| AF| Is addition to no.|Ref document number: 10352842 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
    2006-10-19| 8364| No opposition during term of opposition|
    2007-12-20| 8320| Willingness to grant licenses declared (paragraph 23)|
    2011-03-24| 8330| Complete disclaimer|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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