DE4236799A1

DE4236799A1 - Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen

Info

Publication number: DE4236799A1
Application number: DE19924236799
Authority: DE
Inventors: Sen Hans-Erich Gubela
Original assignee: GUBELA SEN HANS ERICH
Current assignee: GUBELA SEN HANS ERICH
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2012-10-31
Also published as: DE4236799C2

Description

Tripelflächen-Reflektoren besitzen eine lichtein fallende ebene Fläche oder Linse und auf der Rückseite dreiflächige Muster zur Reflexion des Lichtes. Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt einen neuen Weg für die Herstellung der reflektierend wirksamen Rückseite von Tripelflächen-Reflektoren.

Einfache Werkzeuge für Tripel-Reflektoren werden durch Schleifen einer Fläche in drei Richtungen erzeugt, so daß dreiseitige Pyramiden entstehen. Die erzeugten Pyramiden bilden immer Tripel mit einem großen nicht retroreflektierenden Flächenanteil.

Dagegen werden bei einem Tripel-Reflektor, dessen Oberfläche auf die Spitze gestellten Würfeln gleicht, keine nichtretroreflektierenden Flächen erzeugt.

In der US-Patentschrift 269760 von 1926 lehrt J.C. Stimson, wie Werkzeuge für solche würfel ähnlichen Tripel-Reflektoren aus einzelnen Stiften zusammengesetzt werden. Dazu wird jeder Stift in drei Richtungen angeschliffen, so daß eine vollständige Würfelecke entsteht.

Seit 1926 sind beide Techniken noch in Verwendung, nämlich die Herstellung von nicht vollständig reflektierenden Pyramiden und die Herstellung von vollständig reflektierenden Würfelmustern mittels Stiftformen, sowie die Mischformen beider Systeme.

Mit dem Wunsch nach immer kleineren Tripeln, um kleine Reflektoren oder reflektierende Blätter, Bänder oder Folien herzustellen, haben sich jetzt aber Fertigungsgrenzen gezeigt. Für die Herstellung von Mikrotripeln, die kleiner als 1,5 mm im Durchmesser sind oder sogar nur 0,1 mm durchmessen, gelingt es noch Pyramiden winkelgenau zu schleifen.

Stifte mit Würfelstrukturen, wie 1926 von J.C. Stimson beschrieben, können nicht für winkelgenaue Mikrotripel verwendet werden, weil der dazu entsprechend geringe Durchmesser des tripelbildenden Stiftes die Handhabung bei der Herstellung und beim Zusammensetzen zu Tripeln sehr erschwert, so daß winkelgenaue Strukturen wirtschaftlich nicht zu erzeugen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht endlich für Mikrostrukturen würfelähnliche Tripel zu verwenden, die sehr winkelgenau gefertigt werden können, so daß durch Gießen oder Prägen mit optisch guten Werkstoffen wie Polymethylmethacrylat, Polycarbonat oder Polyester reflektierende Formteile gewonnen werden, die alle bisherigen Verfahren mit diesen Werkstoffen und dazu möglichen Abformtechniken in der erzielbaren Retroreflexionsleistung übertreffen werden.

Der erfindungsgemäße Gedanke zeigt, wie die wichtigen reflektierenden Flächen nur durch zwei Schleifrichtungen erzeugt werden. Die reflek tierenden Flächen können in Mikrostruktur ausgeführt werden und für die Abformung reflek tierender Bogen, Blattware und elastischer und/oder aufwickelbarer Folien verwendet werden.

Fig. 1 und Fig. 3 zeigen ein auf seiner Schmalseite liegendes Band (3) aus zum Beispiel Metall, auf dem die beiden erfindungsgemäßen Schleifrichtungen (1) und (2) angegeben sind. Die zweite Schleifrichtung (2) steht im rechten Winkel zur ersten Schleifrichtung (1). Zugleich folgt die erste Schleifrichtung (1) dem Verlauf des Bandes.

Die nachfolgend beschriebenen Arbeitsschritte sind nicht in ihrer Abfolge zwingend.

Die Kante (4) des Bandes (3) wird gebrochen, indem in Schleifrichtung (1) eine Schräge von zum Beispiel 60° geschliffen wird. Die Schräge beginnt in der Mitte (15) der oberen Breite des Bandes (Fig. 2) und fällt zur Seite (7) des Bandes ab.

Die Schräge wird in Schleifrichtung (1) über die gesamte Bandlänge geführt. Diese Winkelangabe und weitere Winkelangaben werden nur beispielhaft genannt, um das Schleifverfahren in seiner Grundstruktur zu erläutern. Der Winkel und/oder die Winkel, zum Beispiel der Schräge, können entsprechend dem später zu wählenden optischen Abformmaterial unter Berücksichtigung des Brechungsindex des Abformmaterials verändert werden. Außerdem kann der Winkel so gewählt werden, daß die Reflexionsrichtung oder Reflexstreuung des angestrebten Tripels verändert wird.

Fig. 2, in der ersten Schleifrichtung gesehen, zeigt das angeschliffene Band mit der gebrochenen Kante (4), bei der die Reflexfläche (12) entstanden ist.

Die zweite Schleifrichtung (2) wird nun verwendet, um die zweite Kante (5) quer zu ihrer Laufrichtung mehrfach zu kerben, so daß diese Kerben (6) wie Treppenstufen erscheinen (Fig. 3). Die Kerben (6) haben eine Winkelöffnung von zum Beispiel 120° und durchziehen 75% der oberen Schmalseite des Bandes. Für die Anbringung der Kerben wird das Band (3) in Richtung der Schleifrichtung (2) geneigt, zum Beispiel in einem Winkel von 30°.

Fig. 3 zeigt die durch das Kerben an den beiden jeweiligen Seiten der Kerben (6) entstandenen Reflexflächen (13) und (14) in Aufsicht. Die Reflexfläche (12) ist durch die Kerben (6) zackenförmig verkleinert worden. Die höchsten Punkte der entstandenen Struktur sind mit (15) gekennzeichnet. Damit sind bereits die notwendigen Reflexflächen (12), (13) und (14) für die Bildung der Tripel geschliffen.

Um die geschliffenen Reflexflächen nun zur Bildung von würfelförmigen Tripelflächen für die Retroreflexion zueinander eng anordnen zu können, wird das Band an den Seiten (7) und (8) profiliert (9).

Fig. 4 im Längsschnitt zeigt die seitliche Profilierung (9) des Bandes (3). Die Profilierung (9) wird quer zur Laufrichtung des Bandes (3) vorgenommen. Beide Seiten des Bandes werden spiegelbildlich gekerbt mit einem Öffnungswinkel von 120°, so daß das Band im Längsschnitt einer Aneinanderreihung von sechsecken (10) entspricht, wobei jeweils jedes Sechseck (10) eine gemeinsame Seite (11) mit dem benachbartem Sechseck hat, wie in Fig. 5 gezeigt.

Fig. 6 in Aufsicht zeigt das fertige Band (3) für das Abformwerkzeug. Durch die Profilierung (9) haben jetzt die Reflexflächen (12), (13) und (14) ihre endgültige Größe erhalten.

Fig. 7 zeigt drei Bänder (3), die in gleicher Art hergestellt wurden und nun so paßgenau zusammengesetzt sind, daß die Reflexflächen (12), (13) und (14) jeweils zu einem Tripelzentrum (16) hin geneigt sind und würfelförmige Tripelflächen bilden.

Die Bänder (3) können nun so zusammengefaßt zum Prägen oder Gießen von Tripelreflektoren zur Totalreflexion verwendet werden, die eine würfelförmige Struktur zeigen.

Die Zusammensetzung des Werkzeuges aus solchen Bändern (3) erlaubt, eine besonders hohe Abbildungsgenauigkeit.

Fig. 8 zeigt Abformungen einzelner Tripel oder Bänder aus der Werkzeugfläche in Fig. 7.

Für die Herstellung weiterer Werkzeuge können elektrogalvanisch Kopien der würfelförmigen Struktur hergestellt werden, wie zum Beispiel in Fig. 8. Auf diese Weise können einzelne Tripel und Tripelbänder erzeugt werden. Dabei trägt jetzt jedes Band spiegelgerecht vollständige Tripel.

Die Tripel und/oder Bänder und/oder Gruppen von Bändern können auch auf Abstand angeordnet sein, wie in Fig. 8., um zum Beispiel lichtdurchlässige Flächen zwischen den retroreflektierenden Tripeln zu schaffen.

Auch können sie zueinander jeweils folgend verdreht angeordnet werden, zum Beispiel 30°, um eine Weitwinkligkeit nach vielen Seiten zu erreichen. Auch können Drehwinkel von 5°, 7,5° 15°, 30°, 45°, 60° oder 180° gewählt werden.

Auch können die Tripel und/oder Bänder und/oder Gruppen in der Höhe zueinander unterschiedlich angeordnet werden, indem zum Beispiel gewölbte und/oder geneigte Oberflächen und/oder Raumkörper entstehen.

Mit dem beschriebenem Verfahren ist die Grundlage geschaffen, viele retroreflektierende Produkte zu schaffen, insbesondere mit einer Mikrostruktur von würfelähnlichen Tripeln. Diese erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen und deren Werkzeugen, macht viele Reflexstoffe mit würfelähnlichen Tripeln, wie Bogen, Bänder, Etiketten, aufrollbare Folien überhaupt erst möglich und bietet diese zu höchsten Lichtreflexleistungen durch die besondere Tripelform in Mikrostruktur.

Mit den erfindungsgemäßen Strukturen können Produkte zur retroreflektiven und/oder diffusen Lichtreflexion im Straßen-, Schienen-, Luft- und Seeverkehr, in der Raumfahrt, in der Optoelektronik und Steuerungstechnik gefertigt werden.

Lichtdurchlässige oder teiltransparente Platten, Bogen oder Folien, die nach diesem erfindungs gemäßen Verfahren hergestellt sind, können auch vor Lichtquellen, zum Beispiel innenbeleuchteten Schildern oder Armaturenbrettern so angebracht werden, daß nicht die glatte Lichteintrittseite des Reflektors, sondern die Tripelrückseite dem Licht zugewandt ist. So wirkt der umgekehrte Tripelreflektor als Lichtstreuscheibe.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen dadurch gekennzeichnet, daß die für die Reflexion bestimmten Flächen (12), (13) und (14) auf Bändern (3) durch Schleifen in zwei sich rechtwinklig kreuzenden Schleifrichtungen (1) und (2) hergestellt werden und dabei eine Schleifrichtung (1) dem Verlauf des Bandes (3) folgt.

2. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils drei reflektierenden Flächen der Tripel durch Aneinanderreihung von quer zur Laufrichtung profilierten Bändern gebildet werden, so daß ein würfelähnliches Bild entsteht.

3. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (3) im Längsschnitt einer Aneinanderreihung von Sechsecken (10) entsprechen, wobei jedes Sechseck (10) eine gemeinsame Seite (11) mit dem folgenden benachbarten Sechseck (10) gemeinsam hat.

4. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden Flächen (12), (13) und (14) eine würfelähnliche Struktur bilden, die auf der Spitze stehenden und aneinandergereihten Würfeln ähnlich ist.

5. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen in Form von Rechtecken und/oder Rhomben geschliffen sind, wobei jeweils drei einen Tripel bilden, indem sie sich in einem Punkt berühren.

6. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden, würfelförmigen Tripel mit einen Durchmesser von 0,05 bis 1,5 mm für Mikrotripelflächen verwendet werden können.

7. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden Tripel zur Lichtquelle hin ausgerichtet sind und/oder bis zu 30° vom einfallenden Licht abweichend ausgerichtet sind.

8. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexflächen des Tripels von gleicher Größe sind.

9. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexflächen des Tripels ungleiche Größe besitzen können.

10. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß von den Bändern spiegelbildliche Kopien angefertigt werden, zum Beispiel mit elektrogalvanischen Verfahren, und diese Kopien als Werkzeuge zur Herstellung von Tripel-Reflektoren verwendet werden.

11. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 4 und 10 dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelbildlichen Kopien der Bänder einen oder mehrere vollständige Tripel tragen.

12. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 4, 10 und 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder zueinander in unterschied lichen Höhen angeordnet werden, indem zum Beispiel gewölbte und/oder geneigte Oberflächen und/oder Raumkörper entstehen.

13. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 4 und 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (3) zu mehreren Gruppen zusammengefaßt sein können.

14. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 4 und 10 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente - wie Tripel und/oder Bänder und/oder Gruppen der Bänder - zueinander verdreht sein können, indem jedes Element zum vorherigen Element um 5°, 7,5°, 15°, 30°, 45°, 60°, 90° oder 180° um seine Rotationsachse gedreht ist.

15. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 4 und 10 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente - wie Tripel und/oder Bänder und/oder Gruppen der Bänder - in sich wiederholenden oder nicht wiederholenden Abständen zueinander angeordnet sein können.

16. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren für das Prägen und/oder Gießen von reflektierenden oder teilreflektierenden Formkörpern oder Platten verwendet wird.

17. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren für das Prägen und/oder Gießen von reflektierender oder teilreflektierender Blattware, Etiketten, elastischen Bogen und/oder aufwickelbaren Folien verwendet wird.

18. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Verfahren erzeugten Produkte zur retroreflektiven und/oder diffusen Lichtreflexion im. Straßen-, Schienen-, Luft- und Seeverkehr, in der Raumfahrt, in der Optoelektronik und Steuerungstechnik verwendet werden.

19. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Verfahren erzeugten Strukturen, Flächen oder Raumkörper verwendet werden zur Oberflächengestaltung.

20. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Verfahren erzeugten Strukturen, Flächen oder Raumkörper verwendet werden als transparente oder teiltransparente und/oder zugleich teilreflektierende Produkte.

21. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Verfahren erzeugten Strukturen, Flächen oder Raumkörper verwendet werden können durch Umkehrung der üblichen Lichteinfallrichtung zur Lichtstreuung oder Lichtumlenkung.

22. Verfahren zur Herstellung von Tripel-Reflektoren und deren Werkzeugen nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Verfahren erzeugten Strukturen, Flächen oder Raumkörper verwendet werden können zur Oberflächen gestaltung nicht optisch wirksamer Werkstoffe.