DE1802213U - Stufenlinse fuer signaleinrichtung und pressform zu ihrer herstellung. - Google Patents

Description

• <StuCBnlinse für Signaleinrichtung und Preßform zu ihrer

  Herstellung./

  Herstellung.)

  Die Neuerung geht von einer Stufenlinse für Signal-

  t

  einrichtungen derjenigen Art aus, bei der die der Lichtquelle

  abgekehrte, konvexe Aussenfläche glatt und die der Licht-

  quelle zugekehrte, abgestufte Innenfläche mit Streuelementen besetzt ist, und bezweckt eine derartige Ausgestaltung einer solchen Stufenlinse, dass sie innerhalb eines weiten Streuwinkels auf ihrer Gesamtfläche ausgeleuchtet erscheint.
• Es ist bereits ein optisches Signal, insbesondere für Eisenbahnsicherungen, mit einer Stufenlinse bekannt, bei dem die seitliche Streuung durch auf der Innenseite der Linse angeordnete, schräg zur optischen Achse verlaufende Flächen in solcher Weise hervorgerufen wird, dass in jedem Winkelbereich die Leuchtintensität des Signals annähernd dieselbe bleibt. Ein solches optisches Signal besitzt die schwerwiegende Unvollkommenheit, dass es in den seitlichen Sichtbereichen nicht auf der Gesamtfläche, sondern nur streifenweise ausgeleuchtet erscheint, weil jedem Winkelbereich nur einige Streuelemente zugeordnet sind. Ausserdem ist dieses Signal nur für Beobachter sichtbar, die sich entweder in der Symmetrieachse oder auf der einen oder auf der anderen Seite von ihr befinden.

  Sa ist fernerhin bekannt, für Signalzwecke Stufenlinsen

  zu verwenden, die auf ihrer Auss. ntläche Streuela. nte bei-

  spielsweise in ? crm von Längslinderriefen tragen. Derart

  gestaltete Stufenlinsen verschmutzen leicht und lassen sich

  schwer reinigen, so dass aus beiden Graden nur Verhältnis-

  mässig breite Zylinderlinsen zulassig sind, die infolgedessen

  wieder den Nachteil ergeben, dass sie bei schräger Betrachtung

  das Bignal nur streifenweise ausgeleuchtet erscheinen lassen.

  Bat ist sohliesslioh bekannt, Signalleuchten mit einer

  Absehlußacheibe zu versehen, die einerseits ein System von

  schmalen Sylinderriefen und andererseits ein Gewirr von

  schmalenrismenstreifen trägt. Die Zylinderlinsen bewirken

  eine Lichtstreuung über die gesamte Soheibenfläche hinweg

  und die Prismen rufen einen insbesondere für einen sich be-

  wegenden Beobachter auffälligen Glitzeref : rekt hervor. Eine

  solche Absohludocheibt ist zwar vom nignalteohniechen Stand-

  punkt aus günstig, vom konstruktiven Standpunkt aus aber als

  zusätzlicher Bauteil nachteilig.

  Duroh die Neuerung wird eine Stufenlinse für Signal-

  einrichtungen geschaffen, die von den Sachteilen der bis-

  herigenStufenlinsen frei ist und die optische Wirkung der

  bisher benötigten, zusätzlichen Abschlußscheibe gibt.

  Darüberhinaus weist die Neuerung einen Weg, eine solche

  Stufenlinsemit einfachen Werkzeugen im Pressverfahren mit

  hoher Wirtschaftlichkeit herzustellen.

  Die Neuerung betrifft daher eine Stufenlinse für Signal-

  einrichtungen, bei der die der lichtquelle abgekehrte,

  konvexeAuneenllitohe glatt und die der Lichtquelle zuge-

  kehrte,abgesttfte Innenfläche mit Streuelementen beweist

  ist und kennzeichnet sich dadurch, dann die in an sich

  bekannterWeise als BlankonvesE-oder Bikonvexlinse ausge-

  bildeteStufenlinse auf jeder Innenfläche mehrere unter

  sichp&rallele und über den tMfenlinsenquerechnitt Ter-

  eetzoBgsfreie schmale Zylinderlinsen für die Seitenstreunhg

  aufweist.

  bit Anordnung der Streuelemente auf der der Lichtquelle

  zugekehrten, abgestuften Innenfläche hat bei der neuerung8-

  gemäeeen Ausgestaltung dieser Streuelemente als feinverteiltea

  System a. Me schmalen ylisderlineen, gegebenenfalls mit

  schmalen Prismen, ddtt heretellungetechnischen Vorteile dass

  man die feinunterteilte Oberflächenverf&rmung mit normalen

  Pre881f8rkHugen herstellen kann, ohne den lichtwirtsohaft-

  lichen Xächteil in Kanf nehmen zu m&ßeen, dass an den

  unvermeidbaren Oberfläohenranhigkeiten eine Totalreflexion

  auftritt, die bei Anbringung der gleichen Streuelemente aof

  derLinaeaaseenfl&ehe nnyeraeidbar wäre. Darch die Ein<-

  aparung der bisher erforderlichen, geriffelten Absohl6soheibe

  werden eretene die Beflexionsverlucte an den Glasflächen

  dieser Zusatza oheibe erspart und weiterhin wird die Möglich-

  keit gegeben, auf den bisher bei zusätzlichen AbsehluSseheiben

  erforderlichen Parabolspiegel hinter der Lichtquelle zu

  verzichten.Infolgedesaen ist dae Signal mit der Btafenlinse

  Neu

  nachder Zung praktisah frei von sogenannten Phauto »-

  bildern, die durch eingestrahltes und vom Parabolspiegel

  zuruekgeworfenes Fremdlieht, z. B. Sonnenlicht, hervorgerufen

  werden und dem Beobachter fälschlicherweise das Signal

  beleuchtet erscheinen lassen.

  Zur Kaesenanfertigung von Stufenlinsen der vorstehend

  gekennzeichneten Art wird vorteilhaft eine Preasform ver-

  wendet, die trotz ihrer komplizierten Arbeitsflächen mit

  Hilfe einfaeher insbesondere spanabhebender Bearbeitunga-

  methodenund ohne teure Ziseleurarbeit hergestellt werden

  kann. Das Kennzeichen der neuartigen Pressform besteht darin,

  dasa die formgebenden Stirnflächen dea Zylinderkerns und der

  anachlieNaenden Ringegmente die Grundform einer Planfläche

  oder einer Kugelkappe mit gleichem Radius aufweisen =d mit

  einerVielzahl j ! unter eieh paralleler schmaler Zylinder-

  linsenTmd/oder einer Tieixahl untereinander gekreuster

  Zylinderlinse besetzt sind. Diese Unterteilung der Pressform

  in eine Mehrzahl konsentriseher, zueinander axial versetbarer

  Zylinderelemente ergibt die tabrikationnerleichternde XiJg-

  lichkeit, die Zylinderelemente zunächst in einer primären,

  zusammengeschobenen Stellung auf ihren formgebenden Stirn-

  flächengemeinsam und mit jeweils ein und demselben Werkzeug

  und in ein und demselben Arbeitsgang zu profilieren und

  danach durch axiale Belativverachiebung in die sekundäre

  undendgültige Arbeitsform zu bringen. Es bedarf keiner

  näherenErläuterung dasa diese Rerstellungeweise infolge

  Fortfalls von Ziaeleurarbeit nicht nur billiger ist, sondern

  auchgenauere Profile ergibt. Auaeerdem kann beim Terformungs-

  vorgang die eingeschlossene Luft durch die Ringkanäle

  xwi&ehen den einzelnen Zylinderelementen entweichen, so

  daee die sonst erforderlichen und oft zur Bissbildung

  fuhrenden, besonderen Luftableitungsbohrungen entbehrlich

  sind. Duroh diese bessere Bntlüftung wird ebenfalls die

  Güte der ? refilauageataltung verbessert.

  In der naohstehenden Beschreibung und den beigefügten

  Zeichnungen ist die Neuerung an einem Auafuhrungsbeispiel

  näher erläutert, ohne auf dasselbe beschränkt zu sein.

  Bszeigen

  Fig. l einen vertikalen Querschnitt durch eine bekannte

  Ntufenlinse,

  Fig. 2 eine Aufsicht auf die bekannte Stufenlinse gemäss

  Pig. It vom Beschauer her gesehen,

  Fig. 3 eine Aufsicht auf eine neuerungsgemässe Stufenlinse

  mit unter sioh parallelen Zylinderriefen, Ton der

  Lichtquellenaeite her gesehen,

  ? ig. 4 eine Aufsicht auf eine neuerungsgemässe Stufenlinae

  mit untereinander gekreuzten Zylinderriefen, von der

  Lichtquellenaeite her gesehen,

  ? ig. 5 eine Aufsicht auf eine bevorzugte, neuerungsgemässe

  Stufenlinae, von der Liehtquellenseite her gesehen,

  ? ig. 6 einen vertikalen Querschnitt durch eine weitere Aus-

  fuhrungsform der neuerungegemäsaen Zylinderlinse mit

  Pressform in Arbeiteausgestaltung,

  ? ig. 7 die Preesform nach Fig. 6 in ihrer primären Bearbei-

  tungastu Cy und

  ? ig, 8 einen horizontalen Querschnitt durch eine weitere,

  neueruBjgNgemässe Ausfuhrungsform einer Stufenlinse.

  Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Stufeslinse

  bekannter Bauart besteht aus einem schalenförmigen Glaskörper

  l mit Auflagerand 12, der Lichtquelle abgekehrter konvexer

  Außenfläche 14 und der Lichtquelle 2 zugekehrten, stufen-

  mäaaig versetzten Innennechen 4 bis 7e die um eine Mittel-

  fläche 3 konsentrisoh angeordnet sind. Die Aussenfläche 14

  ist eine Kugelfläche mit dem Radius r, während die Flächen

  3 bis 7 entweder Kugelflächen mit verschiedenen Radien oder Torroide darstellen ; in letzterem Falle haben die Radien der Flächen 3 bis 7 nicht nur verschiedene Länge, sondern ihre Mittelpunkte liegen auch nicht auf der Symmetrieachse. Die Außenfläche 14 der Stufenlinse ist mit zylindrischen Längariefen 15 bedeckt, welche das von der Stufenlinse parallel gerichtete Licht der Lichtquelle 2 nach den Seiten auseinanderstreuen. Die axial verlaufenden Verbindungsflächen

  8 bis 11 zwischen den Stufenflächen 3 bis 7 sind die üblichen,

  optisch praktisch unwirksamen Entformungsflächen, denen man aus bekannten, presstechnischen Gründen eine leichte Konizität gibt.
• Die figur 2 zeigt die fast immer sehr breit angelegten, in der Projektion senkrechten Zylinderlinsen 15 und gestrichelt dahinter die konzentrischen Ringstufen 3 bis 7 sowie die Stufentrennflächen 8 bis 11. Die zwangsweise breiten Streuriefen 15 haben den grossen optischen Nachteil, dass ein seitlich stehender Beschauer nur wenige Striche auf der Stufenlinse leuchten sieht.
• In den folgenden Figuren sind verschiedene Ausführungsformen der neuerungsgemässen Stufenlinsen schematisch dargestellte So zeigt Fig. 3 beispielsweise eine ähnliche

  Stufenlinse, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, aber jetzt

  von der Lichtquellenseite aus gesehen. 12 ist wieder der

  Auflagerand der Linse. Die Flächen 3 bis 7 sind mit Längs-

  riefen 16 bedeckt. Die Riefen können natürlich, wenn dies

  ausnahmsweise notwendig sein sollte, breit sein, viel

  zweckmaesiger ist es aber, die Streuriefen sehr schmal zu

  machen, da dann die Stufenlinse einem seitlichen Beschauer

  nicht nur wenige leuchtende Striche bietet,sondernftlr h

  in ihrer Gesamtheit aufleuchtet. Die Entformungszonen 8 bis 11 sind natürlich frei von Riefen, da sie ja keinerlei lichtrichtende Wirkung haben.
• Die Fig. 4 zeigt in gleicher Ansicht eine ähnliche Stufenlinse wie Fig. 3, aber auf ihren Stufenflächen sind keine Längsriefen aufgebracht, sondern eine größere anzahl von verschieden schräg angebrachten sehr schmalen prismatischen oder zylindrischen Bieten. Vorzugsweise werden einseitig etreuende Zylinderriefen verwendet. Die lichtbrechenden Flächen sind mit 17 t die Entformungsfiächen mit 18 bezeichnet.
• Solche unter sich gekreuzten Systeme aus Prismen oder Zylinderlinsen sind an sich bei den AbBchluSacheibenvon Verkehrsampeln bekannt. Dieses gekreuzte System hat die Eigenschaft, einem sich bewegenden Beschauer den Eindruck eines Glitzerns der Streuscheibe zu vermitteln. Im folgenden sei dieses Riefensystem als Glitzerriefensystem bezeichnet.

  Die uerung überträgt dieses an sich bei AbseKluBsoheiben

  bekasnte ßlitzerriefenwyatem jetzt auf die gestufte, also

  innere Seite der Stutenlinse.

  Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, tragen die

  Innenflächen eine feinunterteilte Profillerung

  en ;

  aus ixehreren, untereinander gekreuzten Syste aus je unter

  sich parallelen und über den Stufenlinsenquerschnitt ver-

  setzungstreiantinsnderschliessenden schmalen Sylinder-

  linsen un& tttMf Mh Nehmten Priemen octcr Zylinderlinsen.

  Iny1g. 5 sind Tier solcher Systeme schematisch dargestellt.

  Das Hauptoystem betiteht aus den Stufenlinsenquerschnitt

  vollständigausfallenden, aneiBanderechliessenden, schmalen

  Zylinderlinsen 16, die in der dargestellten, lotrechten

  Anordnung die Seitenstreuung des Signallichts ergeben.

  DiesesGrundaystem 16 wird von mehreren grober unterteilten

  Zrstreangslinseneystemen gekreuzt, von denen in der

  Zeichsnng aus Sründen besserer Übersicht nur vier Gruppen,

  beispielsweise 17, 18, dargestellt sind. Jede dieser Gruppen

  besteht aus mehreren scbmalen, durch grössere Abstände

  voneinander getrennten Halbzylinderlinsen oder Prismen.

  Mesea Sewirr von etwa linienfSrmigen optischen Elementen

  hat im Zusammenwirken mit dem Streulinsenaystem 16 die

  bekannte Wirkung, einem eich bewegenden Beschauer den

  Eindruck eines Glitzerne der Signalfläche zu vermitteln,

  weil die durch die additive Wirkung der sich kreuzenden

  Streuelemente auftretenden Helligkeitsmaxima für verschiedene

  Beobachtungaorte von verschiedenen Orten der Signalscheibe

  her

  "

  In den Figuren 6 und 7 ist die zur Bestellung von Stufenlinsen gemäss Figuren 3 bis 5 geeignete Pressformpatrize dargestellt. Sie besteht aus einem System konzen-

  frischerZylinderelemente, nämlich einem Zylinderkern 30

  und mehreren einander bündig umschließenden Zylinderringen

  31, 32. 33 und 34 aus üblichem Werkstoff, z. : B. Gusseisen.

• Sie wird in folgender Weise hergestellt : Zunächst werden die Zylinderelemente ineinandergesteckt, so dass ihre unbearbeiteten Stirnflächen ungefähr in einer Ebene liegen.
• Dann wird mit einem nicht dargestellten Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise einem Fräser aus der gemeinsamen Stirnfläche eine Kugelfläche mit dem gemeinsamen Radiums r36, der dem Radius der Innenfläche der zu erzeugenden Stufenlinse gleich

  ist, herausgearbeitet. In diese sphärische Grundfläche werden

  dann mit passenden Werkzeugen die an früheren Stelle besehrie-

  benen Unterprofile, nämlich die Zerstreuungslinsen 16 für die

  Seitenotreuung und die Glitzerriefen jeweils in ein und dez-

  selben Arbeitsgang über die gesamte Kugelfläche hinweg augearbeitet. Durch diese gleichzeitige Bearbeitung der formgebenden Stirnflächen aller Zylinderelemente wird es möglich, jedes beliebige Profilmuster, insbesondere die zeichnerisch dargestellten Zylinderlinsensysteme, mit jeder gewünschten Genauigkeit und jeder gewünschten, insbesondere durchgehenden

  Terteilungagesetzm&seigkeit auf den formgebenden Stirnflächen

  zu erzeugen. Es bedarf fernerhin keiner Erläuterung, dass der Ausdruck Kugelfläohe als Sammelbegriff für alle optisch wirksamen Flächen schlechthin verwendet wurde, die mittels mechanischer Bearbeitung der kombinierten Stirnfläche herstellbar sind. Auch die Grösse des Radius ist im Rahmen der Neuerung in weitesten Grenzen variabel.
• Nachdem die gemeinsame Stirnfläche fertig bearbeitet

  worden ist, werden die konzentrischen Zvlinderelemente um die

  Stufentiefe die die herzustellende Stufenlinse besitzen aoll,

  axial zueinander versetzt, wobei natürlich die innerste Stufe der Fig. 6 entsprechend am stärksten vorsteht. Anschliessend werden die Entformungaflächen 8 bis 11 schwach konisch abgedreht und die Zylinderelemente durch geeignete Verschraubung oder dergl. zu einem formstarren Gebilde vereinigt. Die Fertigform wird als Matrize in Verbindung mit einer Matrize verwendete deren formgebende Stirnfläche der Aussenfläche 14 der herzustellenden Stufenlinsen entspricht. Gemäss Fig. 6

  haben die Radien rq, r, r, y2 und r23 also alle die

  gleiche Länge. Ihre Mittelpunkte liegen auf der Symmetrie-

  achse Die Aussenfläche 24 kann, wenn sehr grose Anforderun-

  gen an die Genauigkeit gestellt werden, auf diese gleich-

  langenRadien r9 bis r23 in Form einer Asphäre abgestimmt

  werden. Im allgemeinen wird ef#aber genUgen, die Fläche 24

  alseinheitliche Kugelfläohe zu gestalten. Die Flächen

  3a bis 73 sind wieder mit vorzugsweise schmalen parallelen Zylinderriefen 25, 26, 27, 28 und 29 bedeckt. Das Presswerkzeug wird nun aus einem zylindrischen Kern 30 und den um den Kern herum angeordneten Ringen 31, 32, 33 und 34 gebildet, welche bei der Herstellung der Form, wie in Fig. 7, die nur die vertikale Längsschnittfläche durch den Preßstempel

  Aaratellt, etwa oi. zu der geetricheltenLinie 35, Fig. 6

  und Fig. 7, verschoben sind. Es wird nun eine Kugelfläche mit

  demeinheitlichen Radius 1"36 gedreht, wobei die Länge des

  gleich der 1

  RadiusrggleichderLängevonrrr,rundr

  ist. In diese Kugelfläohe können nun laicht die Längsriefen

  25 bis 29 eingezogen werden, und es kann auch das Glitzer-

  riefensystem 17, IS* das in den Figuren 4 und 5 dargestellt

  ist aufgebracht werden. Nachdem diese rofilierung für alle

  Zonen 3a bis 7a auf einmal durohgeführt ist$ worden die

  Stücke 30 bis 34 wieder gemäss Fig. 6 vorgeschoben, so dass

  sie die Patrize f ! if die gestufte Innenfläche der Stutenlinne

  bilden, und dann miteinander fest verbunden. Damit ist in

  einfacher Weise der profilierte Stempel geschaffen. Natürlich

  müssen zuletzt noch die Entfrmungaschrägen angedreht werden.

  Die Fig. 8 zeigt im horizontalen Querschnitt eine andere

  Ausführungsform der Neuerung. Hierbei tat die Stufenlinse

  aus einer Plankonvexlinse entstanden zu denken, so dass alao

  die Radien 36 unendlich groes werden. Die Fläehen 4a bis 7a

  der Fig. 6 eind aleo in Fig. 8 Planflächen. Die Längszylinder-

  flächen sind in der Fig. 8 mit 37 bezeichnet. Auch bei dieser

  Ausführung kann natürlich daran gedacht werden. in Fig. 8

  ist diew andeutungsweise dargestellt, die Fläche 38 aophärisch

  zu gestalten, damit eine möglichst hohe Lichtkonzentration

  der Strahlung der Lichtquelle 2. gewährleistet ist.

  Eine Variation der Neuerung besteht darin, dass man,

  wenn nicht ein einheitlicher Radius 36 für die Profilierung

  des Stempeln vorgesehen werden soll. den Zy11nderteilen 30 bis

  34 wreehiedene KagelkrUmEungaradien gibt. Man wird aber dann

  nicht Mahin kSnnen, 3. einzelnen Zylinder für sich ait

  denStreuri$f$n m versehen.

  Die AKsführngsferm geaäss der ? zig. 8 hat noch den

  Vorteile dann die gekrümmten Zylinderlinaen in diesem Falle

  nrmieden aind. : Bin. in der Vertikalebene schräg zur op1 ; iachen

  Achse angeordnete ylinderlinse hat nämlich den Nachteil,

  dass ihre Mehtstrenung nicht mehr in einer waagerechten

  Ebene liegt. ie erzeugt auf einem Proektionesehirm eine

  nach oben bu. nach unten gebogene Lichtonre das bedeutet,

  dann! ein ngSneti$ eiehender Beschauer nicht überall die

  ganzeLinaentlioh. leuchten sieht.

Claims (1)

1. ghntzanwpreh l. Streulinse für Signaleinrichtungen bei der die der Lichtquelle abgekehrte, konvexe Anssenfläehe glatt und die der Lichtquelle zugekehrte, abgestufte Innenfläche mit Strauelementen besetzt ist, dadurch gekonnzeichnett &&ws die in an eich bekannter Weise als Plankonvex-öder BikeBvexlinse ansgebildete Stofenlins aaf jeder Innan- fIXehe mehrere nter sich parallele und über den Stufa.-. linnenquerschnitt vernetzungs : freie schmale Zylinderlinnen tf die Bet revun ret 2. Stufenlizme Bach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf ihren InNenfläehen ausserdem noch mit mehreren, untereiaander gekraasten Systemen an sehr sohmalen Prismen oderylisderliseen fNr den Slitzereffekt besetzt ist. ier tlSerl r eBe 8e. 3.Pressfora sMr Anfertigung von Stufenlissen nach Anspruch 1 oder 2, deren die 3tafenaUohen erzeugender Teil aus einem System ouentriacher, zueinander je m Stufentiefe axialirereetster SylinderkBrper besteht, dadurch gekenn- zeichnet,dams die foragebenden Stirnflächen des Zylinder- kam. (27) und der ansehlieeaenden Ringsegmente (26 29, 24, 23) die rsndform einer Blaufiäche oder einer Sagelkappe mit gleichem Radius aufweisen und mit einer Vielzahl je unter sich paralleler schmaler Zylinderlinsen (als Negativ zu 16, Fig<3) und/oder einer Tielzahl untereinander gekreuzter Zylinderlimen (ale Negativ zu 179 Pig. 4) besetzt sind.