-
Verfahren zum Herstellen von Formen, insbesondere für optische Schirme
und reflektierende Zeichen Zweck der Erfindung ist Formen herzustellen, die sich
zum Formen einer Schicht oder Platte eignen, auf deren Oberfläche eine Vielzahl
von verhältnismäßig kleinen nahe aneinander liegenden Vorsprüngen angeordnet ist,
deren jeder eine für optische Zwecke genügend glatte oder polierte Oberfläche besitzt.
Die gemäß der Erfindung hergestellten Platten oder Schichten besitzen also an ihrer
Oberfläche Vorsprünge oder Auswüchse, die verhältnismäßig klein (vorn einer Größenordnung
von o,8 mm oder weniger), jedoch genau geformt sind, nahe aneinander liegen und
gleichmäßig verteilt sind und eine Oberfläche besitzen, die sich mit dem Untergrund
und den polierten Oberflächen von. Linsen vergleichen läßt. Für derartige Platten
oder Schichten mit sog. optischen Oberflächen gibt es mannigfache verschiedenartige
Verwendung in der Praxis.
-
Bisher und vor der nachfolgenden Erfindung wurde es als praktisch
unmöglich angesehen, eine Form herzustellen, mit deren Hilfe derartige Schichten
oder Platten ausgebildet werden konnten.
-
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Form oder
Matrize herzustellen, die sich dazu eignet, formbares Material mit Vorsprüngen an
der Oberfläche auszubilden, die nahe beieinander
liegen und die
Eigenschaften der Glätte oder Politur einer optischen Oberfläche besitzen. Solche
formbare Materialien stellen z. B. thermoplastische organische Polymere .dar, wie
Methylmethacrylat, polymere oder glasartige Stoffe...
-
Die Erfindung kann am -besten an Hand einer Beschreibung der Anwendung
einer gemäß der Erfindung hergestellten Form erläutert und verständlich gemacht
werden. Dasselbe gilt von dem Herstellungsverfahren für die Form, das in der Erfindung
einbegriffen ist. Eine solche Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen gegeben werden.
-
Fig. i zeigt einen schematischen Grundriß eines Pantographen, der
bei der Herstellung einer Form gemäß dem Verfahren der Erfindung benutzt werden
kann; Fig. 2 ist eine Teilansicht nebst Vertikalschnitt des Griffels des Pantographen;
Fig. 3 ist ein Teilgrundriß einer erfindungsgemäß gestalteten Form in .vergrößertem
Maßstab; Fig.4 ist ein Teilgrundriß einer die Erfindung verkörpernden abgeänderten
Form; Fig.5 ist ein Querschnitt der in Fig.3 dargestellten Form nach Linie 5-5 in
Fig. 3.
-
Bei der Herstellung einer Form oder Matrize in erfindungsgemäßer Ausbildung
ist äußerste Genauigkeit in Ausstattung und Bearbeitung erforderlich. Das benutzte
Druckwerkzeug muß die erforderliche Glätte und Politur zur Erzeugung einer optischen
Oberfläche besitzen, so daß mit deren Hilfe eine optisch wirksame Oberfläche gegossen
oder geformt werden kann. Diese soll, wenn sie als lichtsammelndes, -verteilendes
oder -reflektierendes Medium benutzt wird, das Sammeln des Lichtes oder seine Vereinigung
im Brennpunkt sowie die Verteilung oder Reflexion des Lichtes derart bewirken, daß
keine merklichen Verzerrungen in der Charakteristik des Mediums, des Bildes oder
des Gegenstandes entstehen oder im Brennpunkt gesammelten, verteilten. oder reflektierten
Licht erzeugt werden. Der geformte Gegenstand ist aus einer Vielzahl von Linsen
zusammengesetzt, die nahe beieinander liegen und gleichmäßig verteilt sind. Die
Linsen müssen solche Gestalt und so nahe Beziehung zueinander besitzen, daß sie
oder die durch jede Linse hervorgerufenen Leuchteffekte bei normaler Beobachtungsentfernung
durch das -normale menschliche Auge nicht getrennt aufgenommen werden. Hierzu kommt,
daß jede .kleine Linse in Beziehung auf ihre optische Wirkung genauestens ausgebildet
sein und daß sie eine Oberfläche von solcher Glätte und Politur besitzen muß, wie
es im allgemeinen für sog. optische Oberflächen erforderlich ist.
-
Die Erfahrung hat gezeigt, daß für die erwähnten Zwecke oder Anwendungen
die erforderliche Platte oder Schicht eine Oberfläche besitzen muß, die vollständig
mit winzigen Linsen bedeckt ist, die einen Krümmungsradius von o,4 mm oder weniger
besitzen. Mit anderen Worten: es müssen wenigstens tausend optisch genaueLinsen
je 6,45 cm2 der Oberfläche vorhanden sein. Fernsehschirme haben im allgemeinen Oberflächen
von 45,7 X 6o,9 cm oder mehr als 258o em2. Solch ein Schirm erfordert, wenn er mit
Hilfe einer erfindungsgemäß gestalteten Form ausgebildet ist, eine Form, die wohl
über 500 000 optisch genaue und an der Oberfläche bearbeitete Vertiefungen besitzt.
Vorzugsweise ist bei solchem Schirm der Durchmesser jedes Vorsprungs kleiner als
o,25 mm, z. B. 0,127 mm, an der Oberfläche des Schirms, also etwa in der Größenordnung
eines guten Halbtondrucks.
-
Für diesen Zweck geeignete Formen mit der erforderlichen Genauigkeit
der Eindrücke in Gestalt, Abstand und Beschaffenheit der Oberfläche werden in Übereinstimmung
mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung durch Eindruck eines Stempels oder
Elements mit der gewünschten Krümmung und den Oberflächenmerkmalen für jede erforderliche
Vertiefung in die Oberfläche einer Metallplatte hergestellt. Das Werkzeug muß natürlich
genügende Härte und Zähigkeit besitzen, um ohne wesentliche Fprmenänderung den Kräften
standzuhalten, die erforderlich sind, um es derart in eine Metallplatte einzutreiben,
daß ein vollständiger Eindruck in der Platte hinterlassen wird. Zu diesem Zweck
und insbesondere zum Zweck der Herstellung von im wesentlichen sphärisch gestalteten
Linsenhohlräumen wurde eine Stahlkugel benutzt. Für den in Rede stehenden Zweck
hat sich insbesondere eine Stahlkugel der für Kugellager gängigen Art als hinreichend
brauchbar erwiesen.
-
Für die meisten Anwendungen, für solche geformte Platte ist eine kleinere
Zahl Linsen an der Oberfläche derselben angeordnet. Die Linsen sind vorzugsweise
im wesentlichen sphärisch gestaltet und besitzen Sektoren und einen Öffnungswinkel
von 9o° oder weniger. Benachbarte Linsen sollten dabei derart in Berührung miteinander
stehen, daß die ganze Oberfläche der geformten Platte mit Linsen bedeckt ist. Dies
erfordert bei der Herstellung der Form eine außerordentlich genaue Einstellung der
Kugel in ihren aufeinanderfolgenden Stellungen auf der Metallplatte und gleichmäßigen
Druck, um gleich tiefe Eindrücke zu bewirken und den Fluß des Metalls an den Eindrücken
zu kontrollieren.
-
Um diesen Erfordernissen zu genügen, wenn die Linsenvertiefungen go°ige
Sektoren mit einer Kugel von o,8 mm im Durchmesser oder weniger darstellen, hat
sich als empfehlenswert erwiesen, spezielle Einrichtungen zu benutzen, um die Kugel
genau in Stellung zu bringen und um eine kontrollierte Pressung an jeder besonderen
Stelle auszuüben, wie auch, um das Muster erneut zu zeichnen, d. h. die Operation
der Einstellung der Kugel und der Anwendung des erforderlichen Drucks zu wiederholen.
Die einfachste Vorrichtung für diesen Zweck scheint ein Pantograph zu sein. Eine
derartige Anordnung, wie sie bei der Herstellung derartiger Formen gebraucht wird,
ist in den Zeichnungen dargestellt.
-
Der schematisch in Fig. i veranschaulichte Pantograph besitzt einen
Zeichenkopf i, der an einem Ende eines Arms 2 befestigt ist. Parallele
Arme
3 und .I sind mit entsprechenden Enden mit Drehgelenken am Arm 2 angeschlossen.
Die Entfernung der Anschlußstellen von dem Zeichenkopf i entspricht der Proportion
der gewünschten Größenänderung. Das entgegengesetzte Ende des Arms 3 ist drehbar
an einem festen Zapfen 5 angeschlossen. Das entsprechende Ende des Arms 4 trägt
einen Arbeitskopf 6. Zwischen den Enden der Arme erstreckt sich eine Lenkstange
15 , zwischen den Armen 3 und 4, die parallel zum Arm 2 verläuft und mit Drehgelenken
an den Armen 3 und 4 angeschlossen ist. Dies ist eine an sich bekannte Ausbildungsform
eines Pantographen, die dazu dient, den Maßstab einer Zeichnung proportional zu
ändern.
-
Der Arm .4 (Fig. 2) besitzt eine Querbohrung, um den Arbeitskopf anzubringen.
In der Bohrung der in gewissem Abstand voneinander angeordneten Nabenbuchsen 7 und
8 ist eine Griffelstange 9 für Längsbewegungen senkrecht zum Arm 4 verschieblich
angeordnet. Die mit geringerer Stärke ausgebildeten oberen und unteren Endteile
io und i i der Griffelstange ragen über den Arm 4 hinaus und sind mit Gewinde versehen.
Der untere Teil i i hat auf der entgegengesetzten Seitenfläche senkrechte Flächen.
Er ragt zwischen die gegabelten Enden 12 einer Führungsstange 13, welche die Griffelstange
9 an einer Drehung um ihre Achse hindert. Eine Führungsmutter 1.4 greift in der
oberen Stellung der Griffelstange 9 an der unteren Seite der Führungsschiene 13
an und dient dazu, die Aufwärtsbewegung der Griffelstange zu begrenzen. An dem unteren
Ende des abgesetzten Teils i i ist ein Kugelhalter 16 angebracht, dessen Endteil
eine Aussparung für die Aufnahme einer Kugel 17 besitzt, die in ihrer Stellung durch
eine Metallblechkappe 18 gehalten wird, die auf dem Endteil des Kugelhalters 16
mit Reibung sitzt. Eine Verschlußmutter i9 hält den Kugelhalter 16 auf dem Ende
der Griffelstange 9 fest.
-
Der obere Endteil io der Griffelstange 9 greift mit Gewinde in ein
Kopfstück 20 ein, das am Ende einer Stange 21 ausgebildet ist. Eine Verschlußmutter
22 sitzt mit Gewinde auf dem Teil io und liegt an der Unterfläche des Kopfstückes
2o an: Eine Feder 23 wirkt zwischen dem Ende der Buchse 7 und der VerSChlußmutter
22 derart, daß sie die Griffelstange 9 in eine Stellung hebt, in welcher die Führungsmutter
1.4 an der Führungsstange 13 anliegt.
-
An einem Drehzapfen 24 ist ferner ein Hebel 26 angeordnet. Dieser
Hebel besitzt einen Schlitz 26°, welcher das Ende der Stange 21 sowie den Druck
einer Feder 25 aufnimmt, welche die Stange 21 umgibt und ihr Widerlager auf dem
Kopfstück 2o hat. Ein Gegengewicht 26b hält in normaler Stellung den Hebel 26 angehoben
und außer Berührung mit der Feder 25. Der Hebel ist mit einem Handgriff 26° versehen,
durch den er von Hand in waagerechter Stellung gegen einen festen Anschlag
26d gelegt werden kann. Auf diese Weise wird die Feder 25 um einen bestimmten
Betrag zusammengedrückt und erzeugt einen bestimmten Druck auf die Griffel-Stange,
so daß die Kraft der Feder 23 überwunden und die Kugel 17 in eine Metallplatte 29
gedrückt wird.
-
Um den Pantographen zur Herstellung einer Form gemäß der vorliegenden
Erfindung zu benutzen, wird der gewünschte Abstand der Vertiefungen auf einer als
Muster dienenden Metallplatte 27 in vergrößertem Maßstab ausgelegt, vorzugsweise
zehnfach vergrößert. In Übereinstimmung mit dem Muster oder mit dem Abstand in vergrößertem
Maßstab werden dann von Zentrum zu Zentrum Löcher 28 in die Platte gebohrt. Der
Zeichenkopf i trägt eine Griffelspitze, welche genau in die gebohrten Löcher 28
paßt. Ein Metallblock 29, vorzugsweise aus ausgeglühtem Stahl bestehend, wird unterhalb
des Arbeitskopfs 6 angeordnet, derart, daß die Oberfläche des Blocks oder der Platte
29 nahe an der Kugel 17 anliegt, wenn die Griffelstange sich in ihrer zurückgezogenen
Stellung befindet. Die Musterplatte 27 und der Block 29 werden in ihrer Stellung
sicher befestigt.
-
Der Arbeiter führt nun die Griffelspitze des Zeichenkopfs i zu der
ersten Öffnung in der ersten Öffnungslinie der Musterplatte 27 und führt die Spitze
in die Öffnung ein. Er bewegt dann den Betätigungshebel 26, um einen bestimmten
Betrag gegen einen Sitz oder festen Anschlag, so daß die Feder 21 um einen bestimmten
Betrag zusammengedrückt wird und einen bestimmten Druck oder eine abgemessene Kraft
auf die Kugel 17 ausübt, die hinreicht, um die Kugel um einen bestimmten Betrag
in die Oberfläche des Blocks einzupressen. Dieser Arbeitsvorgang wird für jede Öffnung
28 in der Musterplatte 27 wiederholt. Vorzugsweise schreitet der Arbeiter von Öffnung
zu Öffnung aufeinanderfolgend längs jeder Linie fort. Der Pantograph wird vorteilhaft
so ausgebildet, daß kein Rückschlag vorhanden ist. Mit einem solchen Pantographen
kann das Muster nochmals gezeichnet werden, und die Kugel wird genau in ihre Stellung
in jeder Vertiefung des Blocks zurückgebracht. Es ist notwendig, das Muster nochmals
zu zeichnen, weil im ersten Augenblick das Einsenken einer Vertiefung das Metall
in den benachbarten, vorhergehend versenkten Vertiefungen stört. Bei den zuerst
gemachten Eindrücken wird das ?Metall etwas verformt derart zum Fließen gebracht,
d. h. dauernder Formenänderung unterworfen, daß sich die Höhlungen ergeben. Bei
dem zweiten oder nachfolgenden nochmaligen Zeichnen des Musters werden Unregelmäßigkeiten
in den gebildeten Vertiefungen 'korrigiert.
-
Bei richtiger Ausführung und mit dem gehörigen Abstand der Vertiefungen
in der Musterplatte lassen sich solche Formen, wie in Fig. 3 bis 5 veranschaulicht,
leicht ausbilden, wobei jede Vertiefung eine Oberfläche besitzt, die sich mit der
polierten Oberfläche der Kugel vergleichen läßt. Kugeln von o,8 mm und kleinerem
Durchmesser sind mit bestem Erfolg bei der Herstellung solcher Formen zur Anwendung
gekommen. Für gewöhnlich wird bei der Herstellung einer optischen Platte, wie beschrieben,
die Kugel in die Metallplatte um
ein solches Maß versenkt, daß eine
Vertiefung gebildet wird, die einen sphärischen .Sektor von 9o° darstellt. Es wurden
u. a. Formen mit derartigen Vertiefungen hergestellt, die in einem Abstand von o,127
mm sich befanden und die gesamte Fläche des Formengebiets bedeckten.
-
Solch eine Form ist in Fig. 3 und 5 dargestellt. Die Form besteht
aus einem Metallblock 29, der die ganze Oberfläche der Form bedeckende sphärische
Vertiefungen 3o besitzt. Die Durchmesser der Vertiefungen besitzen die Form von
Rechtecken, so daß benachbarte Vertiefungen in Berührung miteinander.stehen, etwa
wie die Zellen einer Bienenwabe oder eines Wespennestes, und in dieser Weise die
gesamte Oberfläche des Blocks bedecken. Diese Anordnung ist dadurch bewirkt, daß
die Mittelpunkte der Öffnungen jeder Reihe in der Musterplatte 27 zwischen den Mittelpunkten
der benachbarten Reihen liegen.
-
Für gewisse optische Zwecke, z. B. für Heimkinodarbietungen und Fernsehschirme,
ist es vorteilhaft, daß die einzelnen Linsen in waagerechter Richtung in die Länge
gezogen und in senkrechter Richtung verkürzt werden. Diese Anordnung dient dazu,
um ein Lichtfeld. von größerer waagerechter als senkrechter Streuung zu erzeugen.
Eine Form für einen solchen Schirm ist in Fig. 4 mit den Vertiefungen in stark vergrößertem
Maßstab dargestellt. Bei der Herstellung dieser Form werden die Hohlräume 28 in
der Musterplatte 27 in der einen Richtung in größerer Entfernung voneinander als
in der anderen Richtung angeordnet. Das Ergebnis sind verlängerte sechsseitige Vertiefungen
31, welche die gesamte Formenfläche des Blocks bedecken. Formen der erwähnten Art
sind mit Vertiefungen von 0,41 mm im Durchmesser ausführbar und befinden sich dabei
in seitlichem Abstand von o,127 mm von Mittelpunkt zu Mittelpunkt.
-
Für gewisse Zwecke kann eine Form von geeigneter Größe in der beschriebenen
Weise dargestellt und elektrolytisch zur Herstellung einer größeren Form reproduziert
werden. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, daß die ursprüngliche Form im Umriß
als Sechseck gestaltet ist, so daß die reproduzierten Formen in engem Zusammenschluß
erscheinen und keine fortlaufenden Linien in der geformten Schicht erscheinen.
-
Aus der vorliegenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der in der Erfindung einbegriffenen Form geht hervor, daß sich mit Hilfe der
Erfindung außerordentlich genaue Formen herstellen lassen, die mit winzigen Vertiefungen
über die ganze Formfläche hin versehen sind, wobei jede Fläche eine optisch genügend
genaue Oberfläche bildet.