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DE2821375C2 - Verfahren zur Herstellung einer Parabolantenne für Mikrowellen und Vorrichtung zu dessen Durchführung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Parabolantenne für Mikrowellen und Vorrichtung zu dessen Durchführung

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DE2821375C2
DE2821375C2 DE2821375A DE2821375A DE2821375C2 DE 2821375 C2 DE2821375 C2 DE 2821375C2 DE 2821375 A DE2821375 A DE 2821375A DE 2821375 A DE2821375 A DE 2821375A DE 2821375 C2 DE2821375 C2 DE 2821375C2
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

15
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur >5 Herstellung einer Parabolantenne für Mikrowellen, bei dem in einer Presse, bestehend aus einem Preßstempel mit einer konvex gekrümmten Oberfläche und einer Matrize, eine am Umfang eingeklemmte Metallfolie tiefgezogen wird, worauf die verformte Folie mit b0 flüssigem Kunststoff beschichtet und der Kunststoff ausgehärtet wird.
Bei einem aus der US-PS 38 97 294 bekannten Verfahren dieser Art wird eine flache Kupferfolie oder eine flache mit einer Kupferschicht überzogene h5 Kunststoff-Folie mit einer Dicke von etwa 300 bis μηι in einer aus zwei Teilen bestehenden Presse verformt. Der Preßstempei mit konvexer Oberfläche drückt die Folie gegen die konkave Oberfläche der Matrize. In. der Endlage liegt die Folie zwischen den beiden Pressenhälften eingeklemmt. Die konvexe Oberfläche des Preßstempels und die konkave Oberfläche der Matrize bestimmen zusammen die Verformung der Platte. Beide Oberflächen müssen daher mit größter Sorgfalt in bezug auf ihre Formgebung einander angepaßt sein. Die verformte Folie wird aus der Presse entfernt und zu einer gesonderten Vorrichtung übergeführt, um einen Stützkörper für die Folie anzubringen. Dazu wird die verformte Folie über die konvexe Oberfläche einer Lehre angebracht und dann mit einem zylindrischen Kragen versehen, der am freien Ende mit einer Hinterplatte abgeschlossen ist. Das Gebilde von Kragen und Hinterplatte wird von einem aus Segmenten aufgebauten Gehäuse umgeben. Der von der verformten Folie, dem Kragen und der Hinterplatte geschlossene Raum wird mit Polyurethanschaum gefüllt, wonach das aus Segmenten bestehende Gehäuse sowie die Lehre emferni werden. Der erhaltene Reflektor weist eine Schichtstruktur auf, die aus verhältnismäßig steifen Außenschichten besteht, zwischen denen sich ein Kunststcffschaumkern befindet.
Dieses bekannte Verfahren erfordert eine Vielzahl von Bearbeiuingsschritten und ist daher für die Massenherstellung von Antennen wenig geeignet und teuer. Außerdem können infolge Verschiebung einer nicht abgestützten verformten Folie Formänderungen auftreten, die zur Bildung von Sprüngen und Rissen in der verformten Folie führen.
Aus der FR-PS 22 44 618 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gebildes aus einer verformten Metalifolie und einer mit dieser verbundenen Kunststoffschicht bekannt, bei dem eine flache, am Umfang eingeklemmte Metallfolie mit Hilfe einer Presse tiefgezogen wird, die einen Preßstempel mit konvex gekrümmter Oberfläche sowie eine Matrize mit konkav gekrümmter Oberfläche besitzt, wobei sich die tiefgezogene Metallfolie in der Endlage des Preßstempels im Abstand vor der Oberfläche der Matrize befindet. Anschließend wird durch einen zentrisch im Preßstempel angeordneten Zuführkanal flüssiger Kunststoff zugeführt, der die Metallfolie vom Preßstempel abhebt und gegen die Matrize drückt, wobei der Raum zwischen der verformten Metallfolie und dem Preßstempel mit Kunststoff gefüllt wird. Das so erhaltene konvex gekrümmte Gebilde ist auf seiner konvexen Seite mit der Metallfolie versehen und eignet sich daher nicht als Reflektor für eine Parabolantenne.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiter zubilden, daß die Herstellung von Reflektoren aus Kunststoff in einem Arbeitsgang erfolgt.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Metallfolie mit einer Dicke von 10 bis 100 μπι tiefgezogen wird, wobei sich die verformte Folie in der Endlage des Preßstempels im Abstand von der Oberfläche der Matrize befindet, worauf der Raum zwischen der verformten Folie und der Oberfläche der Matrize mit dem flüssigen Kunststoff gefüllt wird.
Dieses Verfahren eignet sich besonders gut zur Massenherstellung und ergibt Reflektoren mit einer sehr gut reflektierenden Oberfläche und günstigen elektromagnetischen Eigenschaften. Der hierdurch erhaltene Reflektor weist ein geringes Gewicht und eine große mechanische Festigkeit auf. Mit dem praktisch einschrittigen Verfahren nach der Erfindung läßt sich in
einer kontinuierlichen Bearbeitung der ganze Reflektor auf einmal herstellen. Außerdem bietet dieses Verfahren die Möglichkeit, zugleich die Hinterseite des Reflektors, d. h. die von der Metallfolie abgekehrte Oberfläche, mit Versteifungsrippen und Anschlußpunkten oder Rippen zur Befestigung einer Trägerkonstrukäon zu versehen.
Die flache und am Umfang eingeklemmte Metallfolie wird lediglich durch den Preßstempel verformt, wobei eine sehr genau definierte gewölbte Oberfläche, wie eine parabolische Oberfläche, erhalten wird, die keine 1(l Falten ode: Risse aufweist. Die Matrize spielt bei der Formgebung der Folie keine Rolle und dient nur dazu, zwischen der verformten Folie und der Matrize einen geschlossenen Raum zu bilden, der mit dem flüssigen Kunststoff gefüllt wird. Daher ist die Form der '5 Matrizenoberfläche von der des Preßstempels unabhängig. Dies bietet viele Möglichkeiten zur Erzielung jeder gewünschten Form der Stützschicht.
Ein Beispiel einer bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendeten Metallfolie ist eine Aluminiumfolie. Besonders geeignet ist eine geglühte Kupferfolie mit einer Dicke von 20 bis 50 μπι. Eine derartige Folie kann ohne Bedenken einer erheblichen plastischen Verformung unterworfen werden, wobei z. B. eine flache kreisförmige Kupferfolie mit einem Durchmesser -'S von 2 m plastisch zu einer parabolischen Oberfläche verformt wird. Eine derartige Kupferfolie weist weiter ein günstiges elastisches und ein günstiges thermisches Schrumpfverhalten auf, was beim Aushärten des flüssigen Kunststoffes, der zwischen die verformte Folie !n und die Matrize eingeführt wird, vorteilhaft ist.
Zur Förderung der Haftung der Metallfolie an dem Kunststoff kann die Folie mit einem Haftmittel, wie z. B. einem Zweikomponenterileim, versehen werden. Eine besonders gute Haftung wird erzielt, wenn die dem !' Gußharz zugewandte Oberfläche der Folie rauh ist, wobei diese rauhe Oberfläche auf einfache und zweckmäßige Weise mittels eines chemischen Ätzvorgangs erhalten werden kann.
Der bei dem Verfahren nach der Erfindung 4" verwendete Kunststoff ist vorzugsweise ein schaumbildender Kunststoff, mit dem ein Reflektor sehr geringen Gewichtes erhalten werden kann, z. B. ein schaumbildendes thermohärtendes Polyurethanharz.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung 4' zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit einer Presse, die einen konvex gekrümmten Preßstem pel und eine Matrize aufweist. Gemäß der Ei findung ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Preßstempel in seiner Endlage und der '" Matrize ein freier Raum verbleibt, dessen Dicke größer als die der tiefzuziehenden Folie ist, und daß die Matrize einen Zuführkanal für den flüssigen Kunststoff aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, weist die Matrize eine konkav v> gekrümmte Oberfläche auf, die der konvexen Oberfläche des Preßstempels entsprich1..
Die zwischen die Matrize und die verformte Folie eingeführte Kunststoffschicht weist dabei über die ganzen Abmessungen des Reflektors eine gleiche Dicke b" auf. so daß bei thermischer Schwindung (infolge Aushärtung) die Spannungen in der Kunststoffschicht überall gleich sind.
Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erltndung ist die Oberfläche der ' Matri/e mit Vertiefungen oder Rillen versehen, so daß im fertigen Reflektor die Stut/schicht auf der von der lohe abgekehrten Seite l.rhöhungen oder Rippen aufweist, die den genannten Vertiefungen oder Rillen entsprechen.
Eine besondere interessante Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung zur Herstellung einer Parabolantenne mit einer sich von der Metallfolie aus in dem Parabolraum erstreckenden Nabe mit Durchgangsöffnung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Metallfolie mit einer Mittelöffnung der mittlere Teil der Oberfläche des Preßsttmpels mit einer Aussparung mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt versehen ist, in der ein mit dem Preßstempel verbundener mittlerer Stift angebracht ist, dessen Durchmesser kleiner als der der Mittelöffnung in der Metallfolie ist. Dieser Stift liegt nach Verformung der Folie durch den Preßstempel über die Öffnung in der Metallfolie an der Oberfläche der Matrize an, so daß beim Einbringen des flüssigen Kunststoffes zwischen die verformte Folie und die Oberfläche der Matrize über die Mittelöffnung in der Folie auch der Raum zwischen dem Stift und den Wänden der Aussparung mit flüssigem Kunststoff gefüllt wird, wodurch ein Reflektor mit einer Nabe mit Durchgangsöffnung entsteht.
Die in dem Reflektor und in der Nabe vorhandene Durchgangsöffnung wird dazu benutzt, den Reflektor auszurichten. Dazu sei bemerkt, daß im Brennpunkt einer Parabolantenne die reflektierte Strahlung aufgefangen und in einem sogenannten Antennenhorn weiter verarbeitet wird. Unter Ausrichten des Reflektors ist hier die genaue Positionierung des Homes oder eines anderen die elektromagnetische Strahlung verarbeitenden Instruments im Brennpunkt zu verstehen. Die vorgenannte Durchgangsöffnung im Reflektor und in der Nabe bildet einen auf den Brennpunkt gerichteten und die optische Achse des Reflektors umfassenden Führungskanal zur Positionierung des Hornes.
Der Wirkungsgrad eines Reflektors nach der Erfindung bei einer elektromagnetischen Strahlungsfrequenz von 12 GHz ist höher als 97%. Der Energieverlust bei 12GHz beträgt nur 0,1 dB. Bei 3OdB ist der Wirkungsgrad des Reflektors 85% und beträgt der Energieverlust 0,7 dB. Der nach der Erfindung hergestellte Reflektor eignet sich sogar zur Anwendung bei Frequenzen von 50 GHz, wobei der Wirkungsgrad 68% und der Energieverlust nur 1,7 dB beträgt.
Die Erfindung wird nunmelv anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen bei dem Verfahren verwendeten Preßstempei und eine Matrize, wobei die Folie noch nicht verformt ist;
Fig. 2 einen Querschnitt durch Preßstempel und Matrize, wobei zwischen der Matrize und der verformten Folie flüssiger Kunststoff vorhanden ist;
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen so erhaltenen Parabolreflektor.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Preßstempel, der in der mit einem Pfeil angegebenen Richtung verschoben wird. Der Preßstempel besteht z. B. aus Stahl oder aus mit Epoxyd verkleidetem Beton und weist eine konvexe parabolische Oberfläche 2 auf. Ein flacher Randteil 3 des Preßstempels ist mit einer ringförmigen Nut 4 versehen. Die parabolische Oberfläche ist weiter mit einer ringförmigen Rille 5 versehen. In der Mitte der parabolischen Oberfläche befindet sich eine Aussparung 6. in der ein mittlerer. /. B. aus Stahl hergestellter und mit dem l'reßstempel 1 verbundener Stift 7 angeordnet ist. Der Stift 7 weist eine kegelige Oberfläche auf und ist derart angeordnet, daß eine Erzeugende (in Fig. 1 der rechte Wandteil des Stiftes 7) parallel zu der mit einer
gestrichelten Linie angedeuteten Parabelachse der parabolischen Oberfläche 2 verläuft. Die Stirnfläche des Stiftes 7 ist mil einer Druckplatte 8 versehen.
Die Matrize 9, die ebenfalls aus Stahl oder Epoxybeton hergestellt ist, weist eine konkave paraboli- "> sehe Oberfläche IO auf, die der parabolischen Oberfläche 2 des Preßstempels 1 entspricht. Ein flacher Randteil IS der Matrize 9 enthält eine ringförmige Nut 12, in der ein Satz von Ringen 13 angeordnet ist. Zwischen den Ringen des Satzes 13 ist eine flache Kupferfolie 14 u> festgeklemmt. Die parabolische Oberfläche weist eine Anzahl von Vertiefungen oder Rillen 15 in Form konzentrischer Kanäle auf. Außerdem sind radiale Vertiefungen 16 vorgesehen. In der Mitte der parabolischen Oberfläche ist ein aus dieser Oberfläche ι·> herausragender stählerner Stift 17 angeordnet. Es sei bemerkt, daß die Druckplatte 8 nicht an dem vorgenannten Stift 7 befestigt zu werden braucht, sondern auch an dem Stahlstift 17 befestigt sein kann. Die Folie 14 weist eine mittlere öffnung 18 auf, deren Durchmesser dem der Aussparung 6 entspricht.
Bei der Bewegung des Preßstempels 1 in der mit Pfeilen angegebenen Richtung wird die Kupferfolie 14 plastisch verformt und in der Endlage völlig an der parabolischen Oberfläche 2 des Preßstempels 1 anliegen. In dieser Endlage (Fig. 2) ist der obere Ring des Satzes von Ringen 13 in die Nut 4 des Preßstempels 1 aufgenommen und liegt weiter der Stift 7 mit der Druckplatte 8 an der Stirnfläche des Stiftes 17 an. Zwischen der verformten Folie 14 und der paraboli- w sehen Oberfläche 10 der Matrize 9 befindet sich ein Raum 19, dessen Dicke dem Abstand entspricht, über den der Stift 17 über die Oberfläche 10 hinausragt.
Die Druckplatte 8 wird, wenn sie gegen den Stift 17 stößt, verformt, wobei der Klemmrand der Druckplatte 8 den rings um die öffnung 18 liegenden Teil der Folie 14 gegen die parabolische Oberfläche 2 des Preßstempels 1 drückt.
Der Raum 19 wird dann mit schaumbildendem Polyurethanharz über einen in der Matrize angebrach- *o ten Zuführkanal 20 vollgespritzt. Das flüssige Urethanharz fließt über die öffnungen 21 der Druckplatte 8 außerdem in den ringförmigen Raum 22 zwischen dem Stift 7 und den Wandteilen der Aussparung 6. Beim Füllen mit Urethanharz wird die Folie 14 fest gegen die Oberfläche des Preßstempels I gedruckt und wird von der Rille 5 des Preßstempels 1 eine ringförmige Falle oder ein'ringförmiger Schnitt in die Folienoberfläche gepreßt. Nach Aufschäumung und Härtung bei l70rC des Polyurethanharzes wird der Preßstempel 1 entfernt, die Kupferfolie 14 entlang der vorgenannten Falte abgeschnitten und der erhaltene in F i g. 3 dargestellte Parabolreflektor aus der Matrize 9 gelöst.
In Fig. 3 ist der Reflektor mit 23 bezeichnet. Er besitzt eine parabolisch gekrümmte Kupferfolie 24 und eine mit dieser verbundene Stützschicht 25 aus Polyurethanschaum, die mit konzentrischen Versteifungsrippen 26 versehen ist.
In der Mitte des Reflektors 23 sitzt eine Nabe 27, die mit diesem Reflektor verbunden ist und senkrecht auf der parabolischen Oberfläche des Reflektors steht und mit einer Durchgangsöffnung 28 versehen ist. welche die optische Achse 29 des Reflektors umfaßt. Die Nabe 27 ist ebenfalls aus Polyurethanschaum hergestellt. Die Durchgangsöffnung 28 der Nabe 27 steht über eine öffnung in der Druckplatte 30 mit einer öffnung 31 in der Reflektorwand in Verbindung. Die Innenoberfläche der Nabe 27 weist einen kegeligen Verlauf auf und umfaßt eine Erzeugende (in der Figur den rechten Wandteil der Nabe 27), die genau parallel zur optischen Achse 29 verläuft. Zum Ausrichten des Reflektors wird ein nicht dargestellter, mit einer Markierung versehener Stab durch die öffnungen 28, 31 geführt. Dieser Stab kann mittels eines Klemmbolzens 32 in dem linken Wandteil der Nabe 27 gegen die rechte Innenoberfläche der Nabe 27 gedruckt werden. Der Stab umfaßt die optische Achse 29, so daß mit Hilfe der mit einer Markierung bezeichneten Brennweite der Brennpunkt des Parabolreflektor einfach festgestellt werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung einer Parabolantenne für Mikrowellen, bei dem in einer Presse, bestehend aus einem Preßstempel mit einer konvex gekrümmten Oberfläche und einer Matrize, eine am Umfang eingeklemmte Metallfolie tiefgezogen wird, worauf die verformte Folie mit flüssigem Kunststoff beschichtet und der Kunststoff ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallfolie mit einer Dicke von 10 bis 100 um tiefgezogen wird, wobei sich die verformte Folie in der Endlage des Preßstempels im Abstand von der Oberfläche der Matrize befindet, worauf der Raum zwischen der verformten Folie und der Oberfläche der Matrize mit dem flüssigen Kunststoff gefüllt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallfolie eine geglühte Kupferfolie mit einer Dicke von 20 bis 50 μιτι verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein schaumbildender Kunststoff verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Presse, die einen konvex gekrümmten Preßstempel und eine Matrize aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Preßstempel (1) in seiner Endlage und der Matrize (9) ein freier Raum (19) verbleibt, dessen Dicke größer als die der tiefzuziehenden Folie (14) ist, und daß die Matrize (9) einen Zuführkanal (20) für den flüssigen Kunststoff aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (9) eine konkav gekrümmte Oberfläche aufweist, die der konvexen Oberfläche des Preßstempels (1) entspricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Matrize (9) mit Vertiefungen oder Rillen,(15; 16) versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Herstellung einer Parabolantenne mit einer sich von der Metallfolie aus in den Parabolraum erstreckenden Nabe mit Durchgangsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Metallfolie (14) mit einer Mittelöffnung (18) der mittlere Teil der Oberfläche (2) des Preßstempels (1) mit einer Aussparung (6) mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt versehen ist, in der ein mit dem Preßstempel verbundener mittlerer Stift (7) angebracht ist, dessen Durchmesser kleiner als der der Mittelöffnung in der Metallfolie ist.
10
DE2821375A 1977-05-20 1978-05-16 Verfahren zur Herstellung einer Parabolantenne für Mikrowellen und Vorrichtung zu dessen Durchführung Expired DE2821375C2 (de)

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