Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Raumgitter-Dämpfungsfilters für
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von raumgitterförmigen Filtern zur Dämpfung von Fremd licht und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein typisches Beispiel für diffus strahlende und auf durch Fremdlicht hervorgerufene Effekte besonders empfindliche Bildschirme sind Kathodenstrahl-Röhren. Wenn Umgebungsstrahlung unter verschiedenen Winkeln auf den Bildschirm einer Kathodenstrahl-Röhre auftrifft, so entstehen am Glas des Bildschirmes Spiegelungen oder an der Leuchtphosphorschicht diffuse Reflexionen oder auch beides zusammen. Das schwerwiegendere Problem ist die Reflexion an den Leuchtphosphoren, da diese oft die Untergrundhelligkeit anhebt, so dass die Schlaglichter verwischt werden und damit der Kontrast herabgemindert wird.
Zur Ueberwindung dieser Schwierigkeiten sind verschiedene Möglichkeiten in Betracht gezogen worden, wie z.B. Ueberzüge über den Bildschirm und eine honigwabenförmige Rasterung vorne am Bildschirm. Es ist jedoch nur ein geringer Erfolg damit erzielt worden.
Bekannt geworden sind ferner sogenannte Fremdlicht Filter.
Kurz zusammengefasst weist diese bekannte Filteranordnung einen Filterkörper aus einem transparenten Material auf, in welchem eine Vielzahl Gitterstruktur zeigende Filterelemente eingebettet sind. Jedes dieser Filterelemente besteht aus abwechselnd transparentem und stark lichtabsorbierendem Material, wobei die Materialien in einer Reihe und mit geringem Abstand voneinander so angeordnet sind, dass eine Vielzahl lichtdurchlässiger Aperturen entsteht, von welchen jede durch das lichtabsorbierende Material begrenzt ist. Die Gitterstruktur kann hierbei durch im allgemeinen parallel verlaufende gerade oder wellenförmige oder auch einander kreuzende Linien gebildet werden, so dass verschieden geformte Zellen entstehen, welche Quadrate, Rechtecke oder Rauten sein können, jedoch nicht auf diese Formen beschränkt sind.
Die reihenförmigen Filterelemente sind im allgemeinen parallel zueinander und über die Tiefe des Filterkörpers so angeordnet, dass die lichtdurchlässigen Aperturen übereinander liegen und in die Tiefe gerichtete Betrachtungszellen darstellen. Die Achsen dieser Zellen können auf der Oberfläche des Filterkörpers senkrecht oder unter einem vorbestimmten Winkel stehen.
Fremd lichtstrahlen, welche schief auf die Oberfläche des Filterkörpers auftreffen, werden unter einem Winkel in die Zelle hineingebrochen, so dass sie auf den einen oder den anderen der in ihrer Tiefe mit Abstand angeordneten lichtabsorbierenden Materialstege auftreffen und hierbei absorbiert werden. Die Wirksamkeit dieses Filters beruht darauf, dass die Zellen in mindestens einer Seitenausdehnung sehr schmal und die die Zellenbegrenzung bildenden Stege in ihrer Tiefenausdehnung extrem dünn sind, so dass ihre Ränder keine merkliche Glanzfläche für eine Vorwärtsreflexion der Lichtstrahlen darstellen. Tatsächlich beträgt in einem typischen Ausführungsbeispiel die Strukturweite 0,038 bis 0,051 cm und die Stegbreite 0,00025 bis 0,010 cm.
Die Stegdicke kann zwischen 0,00025 und 0,00051 cm variieren und eher noch dünner sein und der in Tiefenrichtung sich erstreckende Abstand zwischen den Stegen kann grössenordnungsmässig 0,025 cm oder weniger betragen.
Ein solches Filter mit sechs Filterelementen ist nur 0,16 cm dick.
Es ist leicht abzuschätzen, dass die Herstellung eines solchen Filters ein sehr schwieriges Problem darstellt, insbesondere hinsichtlich des zur Deckung-Bringens der einzelnen Aperturen in den verschiedenen Filterelementen. Die einzelnen, die Filterelemente tragenden Schichten müssen sehr genau justiert und dann in dieser ausgerichteten Lage gehalten werden, bis sie miteinander fest verklebt sind.
Diese Herstellung soll durch die Erfindung weitgehendst vereinfacht werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Fortlaufendes Zuführen eines Bandes aus einem transparenten plastischen Material zu einer Prägevorrichtung zwecks Herstellens einer Reihe in gleichem Abstand voneinander liegender Ausbuchtungen längs mindestens eines Randes des Bandes, fortlaufendes Aufdrücken einer Gitterstruktur auf die eine Seite des Bandes, Auftragen einer Klebmittelschicht auf die andere Bandseite, Aufteilen des Bandes in Abschnitte gleicher Länge, Aufeinanderlegen einer Anzahl Abschnitte unter Ausrichtung mittels der Ausbuchtungen, so dass ein lamellierter Stapel mit ausgefluchteten Gitterstrukturen gebildet wird, und Ausüben eines Pressdruckes auf den lamellierten Stapel, um die Zuschnitte miteinander zu einem fertigen Fremdlicht-Dämpfungsfilter zu verbinden.
Das Patent betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens; diese enthält ein Paar Antriebswalzen zum Vorschub des zwischen ihnen hindurchgeführten Bandes und welche an ihren Enden Ausrichtmarken erzeugende Teile aufweisen, wobei der Ausrichtmarken erzeugende Teil einer Walze aus am Walzenumfang mit gleichen Abständen angeordneten Höckern und der der anderen Walze aus entsprechenden Vertiefungen besteht, so dass Randbereiche des Bandes von den Höckern in die Vertiefungen gedrückt werden und das Material an den Bandrändern zu je einer Reihe mit gleichem Abstand voneinander angeordneter Ausbuchtungen deformiert wird, Mittel zum fortlaufenden Aufdrücken einer Gitterstruktur auf die eine Bandseite in bestimmter Ausrichtung hinsichtlich der Ausrichtausbuchtungen, eine Auftragevorrichtung zum Beschichten der anderen Bandseite mit einem Klebemittel,
eine Schneidvorrichtung zum Aufteilen des Bandes in Abschnitte gleicher Länge, eine Unterlagsplatte und eine ihr gegenüber angeordnete auf sie hin und von ihr weg bewegbare Pressplatte, wobei die eine dieser Platten den Ausbuchtungen im Band entsprechende Höcker und die andere Platte entsprechende Vertiefungen aufweist, so dass die ineinandergeschachtelten Ausbuchtungen der zwischen die Platten eingelegten Abschnitte zwischen deren Vertiefungen und Höckern zu liegen kommen und eine seitliche Verschiebung der Abschnitte vermieden ist, und eine druckerzeugende Vorrichtung um die Pressplatte gegen die Unterlagsplatte zu drücken und die Abschnitte zu verbinden.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt.
Fig. list eine idealisierte perspektivische Darstellung einer grundlegenden Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 2 zeigt perspektivisch einen Teil des Bandes, welches mit Ausbuchtungen versehen und bedruckt worden ist;
Fig. 3 ist ein im Schnitt dargestellter Teil eines geschichteten Filterelementes und zeigt das Ineinandergreifen der Ausbuchtungen;
Fig. 4 zeigt im Schnitt ein Bandteil, welches mit einer Gitterstruktur bedruckt und in welches eine nicht senkrechte Ausbuchtung eingedrückt ist;
Fig. 5 ist ein im Schnitt dargestellter Teil einer aus Folien der Fig. 4 gebildeten Aufschichtung, in welchem die seitliche Verschiebung der Folien ersichtlich ist;
Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung der in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendeten Schichtungspresse und
Fig. 7 zeigt schematisch die Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
In einem Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein zusammenhängendes Band 10 aus einem dünnen, flexiblen, transparenten und plastischen Material von einer Vorratswalze 11 zwischen zwei Antriebswalzen 12 und 14 gebracht. welche, wie gezeigt, in entgegengesetzten Richtungen rotieren und durch Reibung das Band in seiner Längsrichtung, in Fig. 1 nach rechts, befördern. Jedes Ende der Walzen ist mit einem Formteil ausgestattet. Wie dargestellt, ist die Walze 12 mit am Umfang in gleichen Abständen voneinander angeordneten Höckern oder Ausbuchtungen 16 und die Walze 14 mit dazu passenden Vertiefungen oder Einbuchtungen 18 versehen. Die Hökker drücken lokale Bereiche der Bandränder aus dessen Ebene in die Vertiefungen der Walze 14, so dass eine Reihe von Ausbuchtungen 20 erhalten wird.
Die bevorzugte Form ist die in der Zeichnung dargestellte, obgleich, wenn erwünscht, die Ausbuchtungen auch längs nur eines Randes oder von den Rändern einwärts angeordnet sein können. In manchen Fällen kann deren Verteilung auch ungleichmässig sein.
Es ist festgestellt worden, dass sehr zufriedenstellende Ergebnisse mit konischen Ausbuchtungen und abgerundeten Spitzen erhalten werden, obgleich auch andere Formen ausreichend gut verwendbar sein werden. In vielen Materialien können die Ausbuchtungen kalt eingedrückt werden, obgleich eine grössere Genauigkeit und Beständigkeit durch Warmverformung erreicht wird. Zu diesem Zweck sind die Formteile der Walzen 12 und 14 mit einer elektrischen Heizung bekannter Art ausgerüstet, die nicht dargestellt ist, und es können, wenn erwünscht, auch die ganzen Walzen erhitzt werden. Es ist auch möglich, die Ausbuchtungen im Rohmaterial während oder nach der Herstellung zu formen, obgleich dies zu Schwierigkeiten in der Verpackung führt.
Nach dem Verlassen des ersten Antriebswalzen Paares durchläuft das Band mit den genau geformten und in gleichmässigen Abständen längs dessen Rändern verteilten Ausbuchtungen 20 einen zweiten Satz Antriebswalzen 21 und 23 und ist um ca. 1800 um die Walze 21 herumgeführt, so dass ein besserer Eingriff für den Antrieb gegeben ist. Die Walzen 21 und 23 sind mit Höcker 22 und entsprechenden Vertiefungen 24 versehen, welche in die Ausbuchtungen des Bandes eingreifen und nach Art einer Kettenrad-Kette eine genaue und gesteuerte Bandbewegung gewährleisten.
Die Walze 21 muss im Vergleich zu den Ausbuchtungen sehr gross sein, so dass die Krümmung des Bandes bei dessen Umlaufen um die Walze 21 eine minimalste Tendenz zur Verformung der Ausbuchtungen und zur Veränderung deren Genauigkeit aufweist.
Die Walze 23 ist mit einer Druckform 25 versehen, welche der auf das Band aufzudruckenden Gitterstruktur entspricht. In diesem Beispiel ist sie in Form ringförmiger Rillen ausgebildet, so dass ein aus parallelen Geraden bestehendes Gitter 26 entsteht, welches in Fig. 2 auf dem Band 10 dargestellt ist. Es ist ersichtlich, dass die Gitterstruktur wesentlich schmaler als der Abstand der Ausbuchtungsreihen ist. Nach dem Zusammenbau werden die Bandränder abgeschnitten und ausrangiert. Anstelle der gezeigten, kann jede andere erwünschte Gitterstruktur verwendet werden. Übertragungswalzen 28 und 30 versorgen die Druckform mit Druckmedium aus dem Vorrat 32 im Behälter 34, wobei alle Teile in herkijmmli- cher Weise ausgeführt sind.
Die Walze 21 weist mit Ausnahme der Höcker 22 eine glatte zylindrische Oberfläche auf und ist deshalb sehr geeignet zum Auftragen des Klebers auf die Bandrückseite, d.h. auf die der bedruckten abgewandten Seite.
Hierzu steht die Walze 21 in Berührung mit der Walze 36, welche ihrerseits den Kleber von der Übertragungswalze 38 bezieht, die wiederum den Kleber 12 aus dem Behälter 40 nach herkömmlicher Art aufnimmt. Die Walze 36 ist kürzer als die Walze 21 und weist tatsächlich eine solche Länge auf, dass auf das Band eine Klebeschicht aufgetragen wird, welche im wesentlichen dieselbe Breite wie die Gitterstruktur 26 hat. Dies stellt das Bandmass dar, welches der endgültig geschichtete Filterkörper aufweist.
Das Material 42 kann ein herkömmlicher flüssiger Kleber sein, wie Canada-Balsam oder katalytisch bindender Klebstoff, z.B. Epozyharze ( Araldit ) welcher innerhalb der Schichtung langsam eintrocknet oder abbindet. Falls erwünscht, kann auch ein durch Erwärmung erweichender Kleber benutzt werden. In diesem Falle werden Behälter 40 und Kleber 42 erwärmt und ebenso die Walzen 30, 36 und 21. Der Kleber erhärtet dann durch Abkühlung bevor er die Schneidestation erreicht, so dass die einzelnen Schichten trocken aufeinandergelegt in eine heisse Presse eingelegt werden, wo der Kleber erweicht wird und eine Bindung verursacht. Selbstverständlich kann die Walze 21 auch trocken betrieben und der Kleber auf die Folien bei deren Aufeinanderschichtung aufgetragen werden.
Die Druckwalze 23 kann gleichfalls erwärmt werden, um das Trocknen der Gitterlinien zu beenden, bis das Band in die Schneidestation einläuft. Alle für die oben beschriebenen Zwecke verwendeten Heizeinrichtungen sind herkömmlicher Art und eine Darstellung und ausführliche Beschreibung derselben ist überflüssig.
In manchen Fällen ist es möglich, die Antriebs- und Formwalzen 12 und 14 wegzulassen und das Band direkt von der Vorratswalze weg in die Walzen 21 und 23 einzuführen, wobei deren Höcker und Vertiefungen 22 und 24 die Ausbuchtungen zur gleichen Zeit formen, in welcher das Band bedruckt und mit Klebstoff versehen wird.
Nach dem Verlassen der Walze 21 gelangt das Band in eine Schneidestation. Jede beliebige Scherenart kann verwendet werden; eine einfache herkömmliche rotierende Schneideeinrichtung ist in Fig. 1 dargestellt. Diese besteht aus einer oberen und einer unteren Walze 44 und 46. Die obere Walze trägt eine hervorstehende Messerschneide 48, welche sich über die ganze Walzenlänge erstreckt, und die untere Walze ist mit einer, mit der Schneide zusammenwirkenden Kerbe 50 versehen, deren eine Wand als Scherblatt dient. Diese Schneideorgane bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Band und stören deshalb nicht dessen glatte kontinuierliche Bewegung.
Um alle Teile der Vorrichtung einander genau zuzuordnen, werden herkömmliche Trage-, Antriebs- und Steuermittel verwendet, welche nicht dargestellt worden sind, da sie zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind.
Wenn durch die Schneidewalzen 44, 46 eine ausreichende Anzahl Folien abgeschnitten worden sind, werden diese so aufeinandergeschichtet, dass die Ausbuchtungen aneinanderliegen, wie dies im Schnitt in Fig. 3 gezeigt ist.
Sowohl bei nassem als auch bei trockenem Kleber wirken die Ausbuchtungen in der gleichen Weise wie Führungsstifte und Führungslöcher und verhüten jegliche seitliche Verschiebung zwischen den einzelnen Folien während des Klebevorganges und deshalb werden auch die Gitterstrukturen in Tiefenrichtung in genauer Ausrichtung erhalten, wie angegeben.
Die Schichtung 52, welche zu einem fertigen Filter wird, wird nun zum Verkleben in die Presse 54, Fig. 6. gebracht. Die Presse besteht aus einem Presstisch 56, auf welchem eine Unterlagsplatte 58 montiert ist. In den Presstisch ragen durch die Unterlagsplatte hindurch Führungsbolzen 60, welche sich parallel zueinander nach oben hin erstrecken. Die Pressplatte 62 wird von der Kolbenstange 64 getragen, welche von einer herkömmlichen nicht dargestellten Ramme betätigt wird, so dass die Pressplatte auf die Unterlagsplatte hin und von dieser weg bewegt. Die Pressplatte ist mit Führungslöchern 66 versehen, welche gleitend auf die Führungsbolzen 60 passen und stets die Pressplatte in genauer Ausrichtung auf die Unterlagsplatte führen.
Die Unterlagsplatte 58 ist mit einer Vielzahl von Höckern 68 versehen, die so angeordnet sind, dass sie genau in die Ausbuchtungen der Schichtung 52 hineinpassen und in der Pressplatte 62 sind die hierzu passenden Vertiefungen 70 eingelassen. Die Schichtung wird dann so auf die Unterlagsplatte gelegt, dass die Ausbuchtungen 20 über die Höcker 68 greifen. Hierauf wird die Pressplatte von der Ramme gesenkt bis die Vertiefungen 70 auf den Ausbuchtungen 20 aufsitzen. Die Platte 62 wird fest gegen die Schichtung gedrückt und die Folien werden fest aufeinander gepresst. Alle zwischen den Folien befindliche Luft wird damit herausgedrückt und ebenso der überschüssige Kleber.
Wenn die Höcker 68 Führungsbolzen und die Ausbuchtungen 20 Führungslöcher wären, würde der überschüssige Kleber längs der Bolzen abfliessen und etwas von ihm würde zwischen Schichtung und Unterlagsplatte gelangen, so dass es schwierig sein würde, die Schichtung von letzterer zu trennen. Da die Ausbuchtungen jedoch keine Löcher aufweisen werden diese Schwierigkeiten vollständig vermieden.
Wenn einmal die Folien fest aufeinandergepresst sind, können sie praktisch nicht mehr voneinander abgehoben werden. Beim Fehlen einer Einspannung jedoch können sie gegeneinander seitlich verschoben werden und eine solche Verschiebung von nur 0,00025 cm oder ähnlich ist ausreichend um die Ausrichtung der Gitterstrukturen ernstlich zu verändern. In früheren Betriebsweisen wurden besondere Trägerplatten verwendet, welche auf einem feststehenden, der Grundplatte 58 gleichen Teil montiert und mit einer Vielzahl nach oben ragender Führungsbolzen versehen waren. In der Schichtung waren entsprechende Löcher vorgesehen, welche den Führungsbolzen angepasst waren.
Nach dem Pressvorgang, bei welchem der Anpressdruck über eine Zeitlang aufrechterhalten worden ist, wurden die Schichtung zusammen mit der Trägerplatte aus der Presse entfernt und zum Trocknen und Aushärten des Klebers beiseitegestellt. Hierauf wurde eine andere Trägerplatte in die Presse eingelegt und der gleiche Vorgang wiederholt. Da die Trocknungszeit ziemlich lang ist, erfordert diese Betriebsweise eine grosse Anzahl von Trägerplatten.
Bei dem beschriebenen Verfahren jedoch kann die Schichtung sofort entfernt und zum Trocknen des Klebers beiseitegesetzt werden, ohne dass eine neue Trägerplatte eingelegt wird. Das Ineinandergreifen der Ausbuchtungen verhindert jeglichen seitlichen Schlupf der Folien und der Kleber härtet bei vollkommener Ausrichtung der Gitterstrukturen aus. Offensichtlich beschleunigt dies die Produktion und reduziert stark die erforderlichen Ausrüstungsteile. Nach dem Austrocknen des Klebers werden die Randteil mit den Ausbuchtungen von der Schichtung abgeschnitten und der verbleibende Teil stellt das endgültige Filter dar. Selbstverständlich kann dieses Rohstück in jede erwünschte Form für die Verwendung in Instrumenten, Fernsehanlagen u.a. gebracht werden.
Wenn ein rautenförmiges Gitter oder eine andere Struktur mit sich kreuzenden Linien aufgedruckt worden ist. so ist es selbstverständlich erforderlich, dass die Ausbuchtungen längs einer gegebenen Anzahl geschlossener Figuren angeordnet werden, so dass beim Aufeinanderschichten der Folien die Gitterlinien sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung genau zum Uebereinanderliegen kommen.
Bei vielen Anlagen ist es erwünscht, dass die Achsen der Betrachtungszellen der Fremdlicht dämpfenden Filter in einem anderen als rechten Winkel zur Filterebene ausgerichtet sind. Bei Fernsehanlagen. in welchen das Filter üblicherweise in einer vertikalen Ebene angeordnet ist, ist es erwünscht, dass die Achsen der Betrachtungszellen nach oben weisen und bei Radaranlagen in Flugzeugen ist es erwünscht, dass die Achsen der Betrachtungszellen seitlich ausgerichtet sind; dies ist durch geeignete Formgebung der Ausbuchtungen erreichbar.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, haben die Ausbuchtungen vorzugsweise immer noch die Form eines Konus, die Konusachse ist jedoch um einen bestimmten Winkel in die erwünschte Richtung geneigt. Zum Beispiel ist die linke Seite der Ausbuchtung 72 in der Folie 74 nahezu vertikal. während die rechte Seite unter einem grösseren Winkel von der Vertikalen abweicht, wie dies in der gleichen Fig. ersichtlich ist. Dies bedeutet, dass die Mittellinie oder die Achse 76 geneigt ist. Wegen dieser Formgebung oder Anordnung ist beim Aufeinanderschichten jede weitere Folie gegenüber der vorgehenden Folie etwas verschoben und die durch die Gitterlinien 78 definierten Betrachtungsachsen sind nach links oben geneigt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist.
Für höhere Produktionsraten ist die Vorrichtung nach Fig. 7 geeignet. Der Hauptteil dieser Vorrichtung besteht in einer Verdoppelung der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung, wobei jede Abteilung ein Band zum späteren Zerschneiden und Aufeinanderschichten präpariert. Die Anzahl der Abteilungen kann so gross gemacht werden, wie die Anzahl der für einen individuellen Filterkörper erforderlichen Folien.
Nach dem Verlassen der Walzen 21 ändern die Bänder 10 über die Führungswalzen 80 ihre Bewegungsrichtung. so dass sie in einer gemeinsamen und hauptsächlich horizontalen Ebene in die Aufschicht- und Schneidestation einlaufen, wobei die Längsposition der Bänder so justiert ist, dass die Ausbuchtungen des einen Bandes in die Ausbuchtungen des anderen Bandes eingreifen. Hierauf werden sie gemeinsam vorwärtsbewegt ben, welche wiederum Höcker 82 und 84 eingeschoben,welche wiederum Höcker 86 und Vertiefungen 88 zum genauen Eingreifen in die Ausbuchtungen 20 aufweisen und die Gitterstrukturen in Uebereinstimmung halten. während die Bänder zusammengeklebt werden.
Die Oberseite des oberen Bandes ist mit Kleber beschichtet. Deshalb wird (in Fig. 7 von links kommend) ein kleberfreies Zusatzband 90 über die Walze 82 geführt und dieses Band wird zur obersten Schicht in Anordnung gebracht. Der Andruck zwischen den Walzen ist gross genug, um alle zwischen den Folien befindliche Luft und den überschüssigen Kleber herauszudrücken und die Klebung ist bis zum abschliessenden Aushärten des Klebers beendet.
Bei Verwendung eines wärmeerweichenden Klebers werden die Walzen 82 und 84 in herkömmlicher Weise erwärmt, so dass der Kleber für den Klebevorgang ausreichend weich wird.
Mit 92 und 94 ist ein Abschneidmechanismus schematisch angedeutet. Die Bänder bleiben bis nach dem Durchlaufen der Andruckwalzen im Ganzen und die Schneidevorrichtung ist in ausreichendem Abstand von den Walzen angeordnet, so dass genügend Zeit für die Aushärtung des Klebers gegeben ist.
Selbstverständlich sind verschiedene Änderungen in der Konstruktion und Anordnung der Teile, sowie in der Aufeinanderfolge der Verfahrensschritte möglich, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.