DE2427150A1

DE2427150A1 - Faserlichtleitung

Info

Publication number: DE2427150A1
Application number: DE19742427150
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl Ing Kuhn
Original assignee: Ruthenberg Waermetechnik GmbH
Current assignee: Ruthenberg Waermetechnik GmbH
Priority date: 1974-06-05
Filing date: 1974-06-05
Publication date: 1976-01-02

Description

Faserlichtleitung.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Faserlichtleitung mit mehreren, jeweils eine bestimmte 'Lage innerhalb des Leitungsverbandes einnehmenden Lichtleiterfasern.
Bekannte Lichtleitungen dieser Art werden zur Lichtübertragung und auch zur Bildübertragung in der Endoskopie und im Feingerätebau verwendet, wobei die einzelnen Lichtleiterfasern aus Glas oder aus Kunststoff, beispielsweise Akrylglas, bestehen und sehr dünn sind, um auch im Leitungsverband eine ausreichende Flexibilität der Faserlichtleitung zu erzielen.
Die Fasern sind zu einem Bündel zusammengefaßt, das mit einer Schutzhülle, im allgemeinen mit einem Kunststoff schlauch, versehen ist.
Ein Nachteil bekannter Faserlichtleitungen ist es, daß die einzelnen Fasern innerhalb des Bündels im allgemeinen ungeordnet verlaufen, so daß an einer Ausgangsfläche der Faserlichtleitung im allgemeinen keine bestimmte Zuordnung der Lagen einzelner Fasermündungen zu entsprechenden Fasermündungen am Leitungseingang hergestellt werden kann. 5.41ill man aber zur l3ildübertragung eine solche Zuordnung einhalten, so müssen die Bündel in besonderer leise verseilt werden, was die Herstellung außerordentlich erschwert und verteuert. Selbst bei einer Verseilung nach genau einzuhaltenden Kegeln ist aber eine Zuordnung nur an bestimmten Punkten längs der iaserliclitleitung möglich, da an dazwischenliegenden Punkten die einzelnen Lagen des Verseilungsverbandes gegeneinander versett sind. Auch tritt bei bekannten Iaserlichtleitungen die Schwierigkeit auf, daß bei größeren Leitungsdurchmesser die lexibilität stark vermindert ist und die Gefahr einer Beschädigung einzelner Leitungsfasern durch zu starkes abbiegen besteht, obwohl die einzelne Leitungsfaser durchaus n viel kleinere Krünungsradien abgebogen werden könnte.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Faserlichtleitung der eingangs kurz definierten Art so auszugestalten, daß bei sehr einfacher Herstellungsmöglichkeit stets eine genaue Zuordnung der eingangsseitigen Fasermündungen zu den ausgangsseitigen Fasermündungen möglich ist, wobei eine hohe Festigkeit und eine gute Flexibilität erzielt werden sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einem Trägerstreifen in regelmäßigen Abständen nebeneinander die Lichtleiterfasern parallel zueinander befestigt sind.
Während es durchaus möglich ist, die Lichtleiterfasern auf dem Trägerstreifen, beispielsweise einem Folienstreifen, durch Klebung zu befestigen, sind die Lichtleiterfasern gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf dem Trägerstreifen, insbesondere dem Folienstreifen, durch Einbettung in eine Kunststoffschicht des Trägerstreifens befestigt.
Es zeigt sich, daß bei einer solchen Ausbildung der Faserlichtleitung die mono-fXilen Fasern von den mechanischen Beanspruchungen weitgehend entlastet werden, da der Trägerstreifen die Zugkräfte übernimmt und aufgrund seiner verhältnismäßig geringen Stärke die Flexibilität der nebeneinander liegenden Lichtleiterfasern voll ausgenützt werden kann. Die streifenförmige Lichtleitung kann cum eine quer zur Streifenlängsrichtung verlaufende Achse mit sehr geringem krümmungsradius gebogen werden, ohne daß eine Beschädigung der Lichtleiterfasern zu befürchten ist. Auf diese Weise läßt sich die hier vorgeschlagene Faserlichtleitung durch enge Spalte hindurchführen. Andererseits kann die Lichtleitung auch um eine zur Streifenlängsrichtung parallele Achse zusammengerollt oder gebogen werden, um die Lichtleitung etwa durch Bolzungen hindurchführen zu können. Es ist jedoch auch möglich, auf diese Weise im Querschnitt im wesentlichen runde Lichtleitungen aus den streifenförmigen Faserlichtleitungen der hier vorgeschlagenen Art zusammenzuwickeln oder zusammenzurollen.
Bevorzugtermaßen wird aber eine Lichtleitung mit einer großen, flächigen Ringangsfläche und einer ebensolchen Ausgangsfläche aus streifenförmigen Faserlichtleitungen der hier vorgeschlagenen Art dadurch erzeugt, daß mehrere solche Streifen auf ein ander geschichtet werden, so daß die Mündungen der monofilen Lichtleiterfasern eine Matrix bilden, welche bezüglich sämtlicher Querschnitte längs der Lichtleitung unverändert bleibt, so lange die Querschnitte in ein und derselben Weise orientiert werden.
Durch die Erfindung wird auch ein Verfahren von Faserlichtleitungen der hier angegebenen Art vorgeschlagen, gemäß welchem heißsiegelfähige. Mehrschichtfolien unter Wärmeeinwirkung aufeinander kaschiert werden, wobei zwischen die Mehrschichtfolien kontinuierlich die einzelnen Lichtleiterfasern zueinander parallellaufend eingeführt werden, so daß eine kontinuierliche Fertigung möglich ist.
,we»mäßige Ausgestalungen bilden im übrigen Gegenstand der anliegenden Ansprüche, auf welche hiermit zur Vereinfachung und Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich hingewiesen wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Faserlichtleitung in starker Vergrößerung, Fig. 2 eine schematische Abbildung eines Lichtleitungsabachnittes, dessen LIingangs und Ausgangsenden in bestimmter i Weise aufgeteilt sind, Fig. 3 eine schematische Abbildung zur Erläuterung des Einbaues einer Faserlichtleitung, Fig. 4 eine perspektivische, schematische Abbildung eines aus nehreren, streifenförmigen Faserlichtleitungen gebildeten Leitungsverbandes und eine eine schematische abbildung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung von laserlichtleitungen.
Die Faserlichtleitung nach E'igur 1 ist aus Mehrschichtfolien hergestellt, welche eine Trägerschicht 1 und eine Schmelzschicht 2 aufweisen. ei der im Zusammenhang mit Figur 5 noch genaLier beschriebenen Herstellung werden die Mehschichtfolien mit auf einander zu weisenden Schmelzschichten 2 zusammenkaschiert, wobei die Lichtleiterfasern 3 zueinander parallel laufend zvvischen die Mehrschichtfolien eingeführt werden.
Die Trägerschichten 1 kennen aus Polyester bestehen, während die zchmelzschicht 2 aus Polyäthylen bestehen kann und die Lichtleiterfasern 3 aus Acrylglas gefertigt sein können. Werkstoffkombinationen dieser Art haben sich gut bewährt, doch lassen sich auch andere Werkstoffe verwenden, insbesondere ist es auch möglich, als Lichtleiterfasern dünne Glasfasern oder Quarzfasern zu verwenden.
Je nach Stärke der Schmelz schichten 2 kann erreicht werden, daß an den nach außen weisendeii Flächen der Trägerschichten 1 eine~Struktur aufgrund der Anordnung der Lichtleiterfasern 3 zutage tritt oder aber eine glatte Oberfläche des Lichtleiters erzielt wird, wobei die Stärke der Schmelzschicht oder Sinbettungsscllicht 2 dem Durchmesser der Lichtleiterfasern 3 mindes-tens gleich ist. Eine strukturierte Oberfläche der Faserlichtleitung kann in bestimmten Fällen die Unterteilung oder ;ennzeichnung erleichtern, während eine glatte Oberfläche vorteilhaft sein kann, wenn mehrere streifenförmige l,ichtleiter aufeinander gestapelt oder zusammengeklebt werden sollen.
Sollen in einer Faserlientleitung der hier vorgeschlagenen Art mehrere Gruppen von Lichtsignalen auf gesonderten Kanälen über tragen werden, so kann eine Faserlichtleitung größerer breite ai-n Eingang und am Ausgang entsprechend aufgespleißt werden, wobei in regelmäßigen Abständen längs der Leitung vorgesehene sarkierungsflächen das Aufteilen einzelner Gruppen von Lichtleiterfasern erleichtern, wie in Figur 2 bei 4 angedeutet ist.
Besonders eignen sich Faserlichtleitungen der hier vorgeschlagenen krt zur Rückmeldung bestimmter Betriebszustände entfernter, steuerbarer Baugruppen zu einer teuerzentrale, beispielsweise zur Rückmeldung des Betriebszustandes der Beleuchtungsanlage eines Kraftfahrzeuges zum Armaturenbrett, ohne daß elektrische Schaltungen zu diesem Zwecke eingesetzt werden müssen. Es zeigt sich dabei der besondere, in Figur 3 deutlich gemachte Vorteil, daß die streifenförmige Faserlichtleitung sowohl über enge Spalte als auch durch Bohrungen der Karosserieteile eines Kraftfahrzeugs geführt werden kann, wobei sämtliche Lichtleiterfasern in einem einzigen Strang verlaufen und am Ausgang eine zuordnungsgerechte Aufspleißung ohne weiteres möglich ist.
Zur Bildung der ausgedehnte Eingangs- und Musgangsflächen aufweisenden-, im Querschnitt rechteckigen Faserlichtleitung gemäß Figur 4 werden mehrere streifenförmige Faserlichtleitungen gemäß lig-ur 1 -auf einander geklebt oder in anderer Weise zusammengefügt, so daß sich eine Punktmatrix der lEündungen der Lichtleiterfasern an der Stirnfläche ergibt. .Entspricht der Abstand der Lichtleiterfasern der Stärke der einzelnen, streifanförmigen Faserlichtleitungen, so besitzt die Punktmatrix in beiden Richtungen regelmäßige Abstände der einzelnen Matrixpunkte. Die Klebefungen zwischen den streifenförmigen Faserlichtlritung4en werden zweckmäßig parallel zu etwaigen Biegeachsen gelegt. in Figur 4 ist eine solche [,ie«,eachse mit 5 bezeichnet, wobei die im Querschnitt rechteckige Faserlichtleitung 6 von einer Eingangdsfläche 7 um eine Biegung zu der Ausgangsfläche ö geführt ist, an welcher entsprechend einer durch eine Blende 9 an der Eingangsfläche 7 erzeugt Lichtverteilung aufgrund des Aufleuchtens bestimmter Fasermündungen ein Bild erscheint.
Die lslebefugen zwischen den s treifenförmigen oder Bandförmigen lichtleitungen sind mit 10 bezeichnet.
Zur Herstellung werden gemäß Figur 5 von Vorratsrollen 11 und 12 Zweischicht-Xaschierf'olien abgezogen und um beheizte Kalanderwalzen 13 bzw. 14 geführt. Die Temperatur der Kalanderwalzen 13 und 14 ist so eingestellt, daß die Schmelzschicht oder Einbettungsschicht 2 der kaschierfolien sich in dem Walzenspalt 15 bereits erweicht hat, so daß die parallel nebeneinander laufend über eine Kammwalze 16 eingeführten Lichtleiterfasern in den aufeinander zu gekehrten Schmelzschichten der Kaschierfolien eingebettet werden, wenn die Folien zusammen mit den Lichtleiterfasern 3 durch den Walzenspalt 15 laufen.
Gemäß einer abgewandelten Form des Herstellungsverfahrens kann auch nur eine der Folien eine Mehrschichtfolie mit einer Schmelzschicht sein, welche zusammen mit einer Deckfolie und den zwischengelagerten Lichtleiterfasern 3 durch den Walzenspalt 15 geführt wird, wobei die Deckfolie die Lichtleiterfasern gleichsam in die erweichte Schmelzschicht der viaschierÍ'olie eindrückt und sich gleichzeitig mit der Schmelz schicht vereinigt.
Die streifenförmige oder bandförmige Faserlichtleitung läuft dann zu einer Kühlstation 17, von wo aus die Lichtleitung zu einem Haspel 18 gelangt und dort ausgewickelt wird.
Außerordentlich wichtig, insbesondere ei der Verarbeitung von Leitungsfasern aus Kunststoff, etwa aus Acrylglas, ist es, daß die tseheizung der ftalanderwalzen 13 und 14 und die Durch laufgeschwindigigkeit genau geregelt werden. Um die Beschädigung der Lichtleitungsfasern zu vermeiden, muß die Verweilzeit der J,ichtleltungsfasern in dem heißen bereich der lialanderwalzen möglichst kurz sein, wobei aber die Beheizung der salzen zu einer guten Erweichung der Schmelzschicht oder Einbettungsschicht der Kascierfolie ausreichen muß. In Figur 5 sind demgemäß entsprechende Regeleinrichtungen 19 schematisch angedeutet, welche über Stelltriebe und Regler 20 bzw. 21 auf die Walzenheizung und auf den Walzenantrieb einwirken.

Claims

Patentansprüche

Faserlichtleitung mit mehreren, jeweils eine bestimmte Lage innerhalb des Leitungsverbandes einnehmenden Lichtleiterfasern, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Trägerstreifen (1) in regelmäßigen Abständen nebeneinander die Lichtleiterfasern (3) parallel zueinander befestigt sind.
2. Faserlichtleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterfasern auf dem Trägerstreifen, insbesondere einem Folienstreifen, festgeklebt sind.
3. Faserlichtleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterfasern auf dem Trägerstreifen, insbesondere einem Folienstreifen, durch Einbettung in eine Eunststoffschicht (2) des Trägerstreifens befestigt sind.
4. Faserlichtleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterfasern (3) zwchen zwei Deckfolien (1) in einer thermoplastischen Einbettungsschicht (2) eingebettet sind.
5. Faserlichtleitung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine solche Stärke der Einbettungsschcht (2), daß die beiden Außenflächen der Faserlichtleitung glatt sind.
6. Faserlichtleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abstand benachbarter Lichtleiterfasern (3) der Dicke der bandförmigen oder streifenförmigen Faserlichtleitung entspricht.
7. Faserlichtleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstreifen (1) in regelmäßigen Abständen in Querrichtung verlaufende Xarkierungsfelder (4) aufweist.
8. Lichtleitungsverband nit fester Zuordnung der Lage der Stirnflächen der Lichtleiterfasern am Leitungsanfang und am Leitungsende, bestehend aus mehreren, lagenweise aufeinander gelegten, band- oder streifenförmigen Faserlichtleitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Lichtleitungsverband nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lagenweise aufeinander gelegten, bandförmigen oder streifenförmigen Faserlichtleitungen zusammengeklebt (10) sind.
10. Leitungsverband nach Anspruch ö oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen, lagenweise aufeinander gelegten, band- oder streifenförmigen }'aserlichtleitwlgen zusammengeschmolzen oder zusammenkaschiert sind.
11. }'aserlichtleitung bzw. Lichtleitungsverband nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterfasern aus Acrylglas bestehen.
12. Faserlichtleitung bzw. Lichtleitungsverband nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstreifen eine Zweischichtfolie mit einer Polyester-Trägerschicht und einer Polyäthylen-Schmelzschicht ist.
13. Verfahren zur Herstellung von Faserlichtleitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Lichtleiterfasern parallellaufend im Walzenspalt eines beheizte Walzen aufweisenden Kaschierkalanders in eine Schmelzechicht einer Mehrschichtfolie eingebettet wird und die Lichtleitung danach sogleich gekühlt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrschichtfolie nach Erweichung ihrer Schmelz schicht in dem Walzenspalt mit einer Deckfolie unter Zwischenlage der Faserlichtleitungen vereinigt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ?Ialzenspalt zwei Mehrschichtfolie n mit aufeinander zugekehrten, erweichten Schmelzschichten unter Zwischenlage der Lichtleiterfasern vereinigt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurcn gekennzeichnet, daß die Durchlaufgeschwindigkeit der Lichtleiterfasern in Abhängigkeit von der Arbeitstemperatur zur erweichung der Schmelzschicht des Trägerstreifens eingestellt wird, derart, daß eine Beschädigung der Lichtleiterfasern vermieden wird.

L e e r s e i t e