WO2013178676A1 - Vorrichtung und verfahren zur lateralen bearbeitung eines lichtleiters für homogene lichtauskopplung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur lateralen bearbeitung eines lichtleiters für homogene lichtauskopplung Download PDF

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    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/235—Light guides
    • F21S43/242—Light guides characterised by the emission area
    • F21S43/245—Light guides characterised by the emission area emitting light from one or more of its major surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a device for
  • light guides offer the possibility of providing the interior of a motor vehicle or a similar space with special lighting effects such as ambient lighting and the like.
  • the light guide decoupled in an attractive way, and not only from the front side, the
  • Optical fibers are processed. Usually initiates
  • Light guide light by total reflection at its lateral edge surfaces from an end-side inlet end to a front-side outlet end and it is usually
  • Fiber optic surfaces for example by
  • EP 1 489 441 A1 discloses a special device with which optical waveguide substrates are embossed in order to enable lateral coupling out of light from the optical waveguide.
  • This document relates to a planar fiber optic substrate, which is provided on one side by a roll or a structured table with a surface structure.
  • a disadvantage of this, however, is that this method and the associated device are inaccurate in the processing of individual fibers and therefore only limited for the processing of surfaces of
  • the object of the present invention is to provide an apparatus and a method of the above technical field, with the one or the same efficient, high-quality and
  • the device according to the invention comprises at least two
  • Embossing rollers each have a structured surface for contacting two opposite sides of the optical fiber, wherein axes of rotation of the two embossing rollers are aligned parallel to each other and the embossing rollers are adapted to pass the optical fiber between them.
  • the device according to the invention allows a two-sided embossing of the surface of a fibrous, that is to say essentially one-dimensional, optical waveguide, which preferably has a diameter of less than 1 mm, particularly preferably a diameter of less than 0.8 mm.
  • the embossing rollers in this case have a surface structure in the form of embossments, for example projections, which can be embossed by pressing on the surface of the light guide in its surface.
  • This embossing creates a light guide with a defined surface structure, which, for example, in terms of density and depth and the shape of the embossing exactly
  • the scattering characteristic of the optical fiber can be accurately adjusted to the surface disturbance generated by the embossing.
  • a light guide is understood to mean an optical fiber which, for example, is a fiber optic in the form of a glass fiber
  • This light guide may be in the form of an endless product and is preferably made of a polymer.
  • the light guide is preferably free of sheaths.
  • the casing of an optical conductor which is customary in some areas and referred to as "cladding" is therefore either removed before the processing or the optical fiber is already supplied without this casing during the processing according to the invention of the optical fiber.
  • the embossing rollers may preferably be coated, in particular galvanically coated, rollers which are mounted on a mechanical transverse axis mount.
  • the device comprises a carriage on which the embossing rollers are movably mounted along an alignment of the light guide.
  • the orientation of the light guide is determined by the device, for example by suitable recordings for the light guide, between which the light guide can be stretched. Due to the design of the device with a movable carriage, the embossing rollers can easily act on the light guide at different points along the length of the light guide and thus process it substantially over its entire length. Alternatively, it is also conceivable that the light guide is moved through the embossing rollers, while the embossing rollers are mounted on a fixed pedestal.
  • Embossing rollers stored such that by the at least one of the two embossing rollers a predefined force, preferably a spring force, in the direction of the other of the two embossing rollers
  • Embossed rollers stored, for example, on a biased in the direction of the other embossing roller pedestal and through the
  • Biasing force which is applied via the pedestal by the first embossing roller on the second embossing roller, creates a
  • the spring force is preferably individually adjustable, for example by different
  • both embossing rollers can press the two embossing rollers by an electric motor or a hydraulic or pneumatic element to each other.
  • the elasticity of the light guide is immense.
  • the device further comprises a tensioning device for tensioning the optical waveguide with a definable clamping force along the optical waveguide.
  • the light guide can thus be clamped in such a clamping device such that it is stretched by this device in its longitudinal direction. This has for example the
  • the light guide of a example by its storage generated swirl freed v / ground.
  • the clamping device is designed for this purpose such that an independent rotation of individual ends of the light guide about its longitudinal axis by the clamping device is possible.
  • the tensioning device preferably has a rotating device in which the light guide is rotatable about its longitudinal axis as a whole.
  • the rotating device is in particular to
  • the rotating device provides the possibility to rotate the light guide as a whole about its longitudinal axis.
  • the typically cylindrical side surface of the light guide can be processed in a particularly uniform and defined manner.
  • the rotating device also rotates the optical waveguide continuously in order to ensure particularly uniform processing of the side surface of the optical waveguide.
  • discrete angular intervals are typically also called division
  • An alternative embodiment includes using multiple paired embossing rollers. Accordingly, the device preferably sees at least six paired
  • Embossing rollers which are offset at angles of 60 ° to each other. In this way, a rotation of the light guide or the embossing rollers is not absolutely necessary to emboss the entire circumferential surface of the light guide. Only a passage of the optical fiber or along the
  • Embossing rollers appears sufficient. Alternatively, devices with both four embossing rollers as well as eight and more are possible.
  • the surface of the embossing rollers comprises an abrasive paper, in particular a diamond abrasive paper, which preferably has a grain size of 600 to 1400, or the embossing rollers are with diamonds
  • the surface of the embossing roll with diamonds is particularly well suited as embossing surface, because through the fine protrusions a great local force on the surface of the
  • the embossing rollers are also in the
  • Optical fiber includes embossing a peripheral surface of the optical fiber by passing the optical fiber between at least two rollers having patterned surfaces that are rotated such that their structured surfaces overlay the peripheral surface of the optical fiber
  • the rollers can be rotated on the one hand to the light guide at different angular intervals or the light guide itself.
  • an arrangement of several pairs of roles is possible, whereby different
  • rollers are at an angle of between 90 ° and 30 °, in particular at an angle of 60 ° to each other, whereby the entire circumferential surface can be embossed in a single pass.
  • one of the paired rollers exerts a definable force in the direction of the other of the two rollers on the light guide, which entails the advantages described above.
  • the rollers are in each case positioned and rotated in such a way that a slip between the light guide and the roller is avoided at a contact point between each of the rollers and the light guide.
  • This feature is basically associated with the embossing of the surface of the light guide and thus represents a clear distinction from a grinding of the
  • the embossing has an excellent quality of the optical fiber structure and a high quality
  • a grinding process is an uncontrolled and inaccurate process, causing a
  • the optical fiber is tensioned in its longitudinal direction to allow a particularly accurate surface treatment, especially with regard to a possible twist within the light guide, which can be reduced by the tensioning of the light guide.
  • Fiber optic can be selected.
  • the inventive method can be applied both directly to a supplied light guide, as well as in
  • connection can be carried out with an upstream homogenization.
  • the base material of the light guide can be preprocessed, for example with regard to swirl properties
  • the process can be performed both manually and electronically controlled.
  • For an electronic control it is preferred that the relative speed between the
  • Stamping rollers and the light guide and the contact pressure can be adjusted and realized by appropriate actuators.
  • an electric motor such as a stepping motor or the like
  • Optical fiber for generating a defined surface structure possible, for example, for the production of a
  • the figure shows a schematic representation of a preferred apparatus for processing a light guide.
  • the figure shows a schematic view of a preferred apparatus 10 for processing a surface of a
  • the device 10 has two parts 11.1, 11.2 of a clamping device, in which a light guide 12th
  • the light guide 12 extends in such a way between the parts 11.1, 11.2 of the clamping device that it is passed between two embossing rollers 14.1, 14.2.
  • the embossing rollers 14.1, 14.2 each have a peripheral side
  • This surface structure is provided that this surface structure can be transferred to the lateral surface of the light guide 12.
  • the embossing rollers 14.1, 14.2 are in each case perpendicular to
  • axles 18.1, 18.2 are located on a carriage 20 which, via a guide rail 22 along the extension direction of the
  • Optical fiber 12 is movable.
  • the guide rail 22 connects the two parts 11.1, 11.2 of the clamping device, so that the embossing rollers 14.1, 14.2 can act on the carriage 20 substantially along the entire length of the light guide 12 on this.
  • the carriage 20 comprises two parts 20.1, 20.2, wherein a first part 20.1 of the carriage 20 in to the guide rail 22nd
  • a second part 20.2 of the carriage 20, however, is opposite to the first part 20.1 and thus also relative to the guide rail 22 and the light guide 12 perpendicular to the extension of the
  • Optical fiber 12 movable and acted upon by a spring force, the continuous pressure of the embossing roller 14.2 against the between this and the embossing roller 14.1 located light guide 12 exerts.
  • the light guide 12 is preferably set and held by the clamping device 11.1, 11.2 under tension and can by rotation of a part of
  • Clamping device 11.1, 11.2 freed from a twist and by simultaneously rotating the parts 11.1, 11.2 of
  • Clamping device relative to the embossing rollers 14.1, 14.2 are rotated about its longitudinal axis. This rotation is preferably possible at pitches of 120 °, 90 0 , 60 °, 45 ° or 30 °, in which case in each case a discrete locking of the corresponding rotating device of the clamping device is provided.
  • the guide rail 22 may be made in one piece or in several pieces, for example by one or more dovetail guides or rails. A multipart
  • Guide rail 22 can increase the stability of the device 10 and is therefore preferred.
  • the second part 20.2 of the carriage 20 can be next to the
  • Electric motor such as a stepper motor or a
  • Hydraulic or pneumatic element against the first part 20.1 and the light guide 12 are pressed.
  • Clamping device is preferably about 1, 5 m to 2 m and allows the mechanical clamping of a light guide corresponding length or a portion of a longer
  • the pressure or force with which the two embossing rollers 14.1, 14.2 are pressed against each other and thus against the light guide 12 carried out between them, can be based on the material of the light guide, in particular on the basis of its elasticity and

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Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR LATERALEN BEARBEITUNG EINES LICHTLEITERS FÜR HOMOGENE LICHTAUSKOPPLUNG
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Bearbeiten eines Lichtleiters für homogene Lichtauskopplung sowie ein entsprechendes Verfahren zur Bearbeitung eines
Lichtleiters .
STAND DER TECHNIK
Lichtleiter bieten grundsätzlich die Möglichkeit , das Interieur eines Kraftfahrzeugs oder einen ähnlichen Raum mit besonderen Lichteffekten wie einer Ambiente-Beleuchtung und dergleichen zu versehen . Damit Licht aus dem Lichtleiter auf ansprechende Weise und nicht nur aus dessen Stirnseite auskoppelt , muss der
Lichtleiter bearbeitet werden . Normalerweise leitet ein
Lichtleiter Licht durch Totalreflexion an seinen seitlichen Randflächen von einem stirnseitigen Eintrittsende zu einem stirnseitigen Austrittsende und es ist üblicherweise
unerwünscht , dass Licht unterwegs aus dem Lichtleiter
auskoppelt , weil dieser Verlust am Austrittsende nicht mehr zur Verfügung steht . Deshalb werden herkömmliche Lichtleiter so konzipiert und gefertigt , dass eine seitliche Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter möglichst vermieden wird.
Um eine gleichmäßige seitliche Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter längs seiner Ausdehnung zu erzielen, muss die
Oberfläche eines herkömmlichen Lichtleiters deshalb bearbeitet werden . Im Stand der Technik geschieht dies häufig in
Handarbeit , indem die Oberfläche eines Lichtleiters an den zur Lichtauskopplung vorgesehenen Stellen mit Schmirgelpapier und Poliermittel oder ähnlichen Hilfsmitteln bearbeitet wird . Das Ziel dieser Bearbeitung des Randes der Lichtleiteroberfläche liegt darin, die Grenzfläche des Lichtleiters an dieser Stelle gezielt zu schädigen, um die Totalreflexion an dieser Stelle zu schwächen oder ganz zu vermeiden und somit das Licht an dieser Stelle aus dem Lichtleiter austreten zu lassen. Eine Bearbeitung von Lichtleitern per Hand lässt sich im industriellen Maßstab nur mit sehr hohem Personalaufwand und damit verbundenen Kosten realisieren . Darüber hinaus ist es besonders schwierig, bei Handarbeit eine kontinuierliche
Produktqualität und Reproduzierbarkeit sicherzustellen.
Um die Bearbeitung der Oberfläche eines Lichtleiters zu
automatisieren, offenbart die DE 103 57 981 B3 ein Verfahren, bei dem eine Lichtleiterfaser durch einen mit Schüttgut
gefüllten Behälter hindurchgezogen wird . Das Schüttgut im Innern des Behälters raut die Oberfläche des Lichtleiters aufgrund der Relativbewegung zwischen Lichtleiter und in dem Behälter befindlichen Schüttgut auf , was zu einer statistisch gut verteilten Oberflächenbearbeitung führt . Nachteilig an diesem Verfahren ist j edoch, dass auf die Intensität und Form der Oberflächenbearbeitung durch das Schüttgut kaum Einfluss genommen werden kann . Deshalb erlaubt diese automatisierte Oberflächenbearbeitung nur ein sehr eingeschränktes Spektrum von Oberflächenbearbeitungen .
Aus der WO 2010/090992 AI geht allgemein das Aufrauen von
Lichtleiteroberflächen hervor, beispielsweise durch
Schmirgelpapier, um Licht seitlich aus dem Lichtleiter
auszukoppeln . Das in diesem Dokument genannte Verfahren
ermöglicht j edoch ebenfalls nur eine eingeschränkte Wahl von Oberflächenstrukturen und dazu gehörigen
Auskoppiungscharakteristika .
Aus der EP 1 489 441 AI geht eine spezielle Vorrichtung hervor, mit der LichtleiterSubstrate geprägt werden, um ein seitliches Auskoppeln von Licht aus dem Lichtleiter zu ermöglichen . Diese Druckschrift betrifft ein flächiges faseroptisches Substrat, das einseitig durch eine Rolle oder einen strukturierten Tisch mit einer Oberflächenstruktur versehen wird. Nachteilig hieran ist j edoch, dass dieses Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung bei der Bearbeitung einzelner Fasern ungenau sind und deshalb nur eingeschränkt für die Bearbeitung von Oberflächen von
Einzelfasern eingesetzt werden kann . DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Vor dem Hintergrund des Stands der Technik liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren des obigen technisches Gebiets bereitzustellen, mit dem bzw. mit der eine gleichzeitig effiziente , hochwertige und
reproduzierbare Bearbeitung der Oberfläche eines einzelnen faserförmigen Lichtleiters ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 8 gelöst . Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens zwei
Prägerollen mit j eweils einer strukturierten Oberfläche zum Kontaktieren zweier gegenüberliegender Seiten des Lichtleiters , wobei Rotationsachsen der zwei Prägerollen parallel zueinander ausgerichtet und die Prägerollen dazu ausgestaltet sind, den Lichtleiter zwischen sich hindurchzuführen . Diese
erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung ermöglicht ein zweiseitiges Prägen der Oberfläche eines faserförmigen, das heißt im Wesentlichen eindimensional ausgedehnten, Lichtleiters , der bevorzugt einen Durchmesser kleiner 1 mm besitzt , besonders bevorzugt einen Durchmesser kleiner 0 , 8 mm . Dies führt zu einer besonders effizienten und genauen Bearbeitung des Lichtleiters . Die Prägerollen weisen dabei eine Oberflächenstruktur in Form von Prägungen, beispielsweise Vorsprünge , auf , die durch Drücken auf die Oberfläche des Lichtleiters in dessen Oberfläche geprägt werden können . Durch dieses Prägen entsteht ein Lichtleiter mit definierter Oberflächenstruktur, die beispielsweise hinsichtlich der Dichte und Tiefe sowie der Form der Prägungen genau
reproduzierbar und einstellbar ist . Somit lässt sich auch die Streucharakteristik des Lichtleiters an der durch das Prägen erzeugten Oberflächenstörung genau einstellen .
Unter einem Lichtleiter wird im vorliegenden Text eine optische Faser verstanden, die beispielsweise als Glasfaser eine im
Wesentlichen eindimensionale Ausdehnung hat . Dieser Lichtleiter kann als Endlosware vorliegen und besteht bevorzugt aus einem Polymer . Der Lichtleiter ist dabei bevorzugt ummantelungsfrei . Der in manchen Bereichen übliche und als „ cladding" bezeichnete Mantel eines optischen Leiters wird bei der erfindungsgemäßen. Bearbeitung des Lichtleiters also entweder vor der Bearbeitung entfernt oder der Lichtleiter bereits ohne diese Ummantelung angeliefert .
Bei den Prägerollen kann es sich bevorzugt um beschichtete , insbesondere galvanisch beschichtete Laufrollen handeln, die auf einer mechanischen Querachsenaufnahme gelagert sind .
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Schlitten, auf dem die Prägerollen längs einer Ausrichtung des Lichtleiters verfahrbar gelagert sind . Die Ausrichtung des Lichtleiters wird dabei durch die Vorrichtung , beispielsweise durch geeignete Aufnahmen für den Lichtleiter, zwischen denen der Lichtleiter gespannt werden kann, vorgegeben. Durch die Ausgestaltung der Vorrichtung mit einem verfahrbaren Schlitten können die Prägerollen leicht an verschiedenen Stellen entlang der Länge des Lichtleiters auf den Lichtleiter einwirken und diesen somit im Wesentlichen über seine gesamte Länge bearbeiten. Alternativ ist es auch denkbar, dass der Lichtleiter durch die Prägerollen hindurch bewegt wird, während die Prägerollen auf einem festen Podest gelagert sind.
Mit Vorteil ist zumindest eine der paarweise angeordneten
Prägerollen derart gelagert , dass durch die zumindest eine der beiden Prägerollen eine vordefinierte Kraft , bevorzugt eine Federkraft, in Richtung der anderen der zwei Prägerollen
aufbringbar ist . Mit anderen Worten ist eine der beiden
Prägerollen beispielsweise auf einem in Richtung der anderen Prägerolle vorgespannten Podest gelagert und durch die
Vorspannkraft , die über das Podest durch die erste Prägerolle auf die zweite Prägerolle aufgebracht wird, entsteht eine
Prägekraft zwischen den Prägerollen, die zum Prägen des
Lichtleiters geeignet ist . Die Federkraft ist dabei bevorzugt individuell einstellbar, beispielsweise indem verschiedene
Federn verwendet werden oder die Federn selbst einstellbar sind.
Alternativ ist es auch möglich, die beiden Prägerollen durch einen Elektromotor oder ein Hydraulik- oder Pneumatikelement aufeinander zu drücken . Schließlich können auch beide Prägerollen in einem festen Abstand zueinander gelagert sein, wodurch sich die Prägekraft zwischen den beiden Rollen auf den Lichtleiter beispielsweise durch den Durchmesser und die
Elastizität des Lichtleiters bes immen lässt .
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine Spannvorrichtung zum Spannen des Lichtleiters mit einer definierbaren Spannkraft längs des Lichtleiters . Der Lichtleiter lässt sich also in eine solche Spannvorrichtung derart einspannen, dass er durch diese Vorrichtung in seiner Längsrichtung gespannt wird . Dies hat beispielsweise den
Vorteil , dass der Lichtleiter von einem beispiel weise durch seine Lagerung erzeugten Drall befreit v/erden kann . Bevorzugt ist die Spannvorrichtung hierfür derart ausgestaltet , dass eine unabhängige Verdrehung einzelner Enden des Lichtleiters um dessen Längsachse durch die Spannvorrichtung möglich ist .
Bevorzugt weist die Spannvorrichtung eine Drehvorrichtung auf , in welcher der Lichtleiter insgesamt um seine Längsachse drehbar ist . Dabei ist die Drehvorrichtung insbesondere dazu
ausgestalte , den Lichtleiter in diskreten Winkelabständen einzurasten . Diese Winkelabstände betragen besonders bevorzugt 120° , 90°, 60°, 45° oder 30° . Im Unterschied zu der zuvor genannten Möglichkeit des Drehens einzelner Enden des
Lichtleiters um dessen Längsachse durch die Spannvorrichtung sieht die Drehvorrichtung die Möglichkeit vor, den Lichtleiter insgesamt um seine Längsachse zu drehen . Auf diese Weise kann die typischerweise zylindrische Seitenfläche des Lichtleiters besonders gleichmäßig und definiert bearbeitet werden.
Grundsätzlich ist es möglich, dass die Drehvorrichtung den Lichtleiter auch kontinuierlich dreht, um eine besonders gleichmäßige Bearbeitung der Seitenfläche des Lichtleiters zu gewährleisten . Wegen einer vereinfachten Reproduzierbarkeit wird j edoch bevorzugt , diskrete Winkelabstände vorzusehen . Diese Winkelabstände werden typischerweise auch als Teilung
bezeichnet .
Daneben ist auch eine Gestaltung der Vorrichtung denkbar, die eine Drehung der Prägerollen um den Lichtleiter erlaubt . Auf diese Weise entsteht die Möglichkeit die gesamte umseitige Oberfläche des Lichtleiters zu prägen . Vorteilhaft ist die Realisierung einer Drehung der Prägerollen in Winkelabständen von 120° , 90° , 60° , 45° oder 30° , wodurch eine vollständige Prägung des Lichtleiters in mehreren Arbeitsdurchläufen
gewährleistet wird .
Eine alternative Ausführungsform schließt das Verwenden mehrerer paarweise angeordneter Prägerollen ein. Bevorzugt sieht demgemäß die Vorrichtung mindestens sechs paarweise angeordnete
Prägerollen vor, die in Winkeln von 60° zueinander versetzt liegen . Auf diese Weise ist eine Drehung des Lichtleiters oder der Prägerollen nicht zwingend notwendig, um die gesamte umseitige Oberfläche des Lichtleiters zu prägen. Lediglich ein Hindurchführen des Lichtleiters oder Entlangführen der
Prägerollen erscheint dadurch ausreichend . Alternativ sind auch Vorrichtungen mit sowohl vier Prägerollen als auch acht und mehr mögl ich .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Oberfläche der Prägerollen ein Schleifpapier, insbesondere ein Diamantschleifpapier, das bevorzugt eine Körnung von 600 bis 1400 aufweist , oder die Prägerollen sind mit Diamanten
beschichtet . Die Oberfläche der Prägerolle mit Diamanten eignet sich besonders gut als Prägeoberfläche , da durch die feinen Vorsprünge eine große lokale Kraft auf die Oberfläche des
Lichtleiters wirkt . Die Prägerollen werden auch in der
Ausführungsform mit Schleifpapieroberfläche zum Prägen, nicht zum Schleifen der Oberfläche des Lichtleiters eingesetzt .
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bearbeitung eines
Lichtleiters umfasst ein Prägen einer umfangseitigen Oberfläche des Lichtleiters , indem der Lichtleiter zwischen mindestens zwei Rollen mit strukturierten Oberflächen hindurchgeführt wird, die derart rotiert werden, dass ihre strukturierten Oberflächen die umfangseitige Oberfläche des Lichtleiters auf einander
gegenüberliegenden Seiten prägen . Denkbar ist auch ein
Entlangführen der Rollen entlang eines feststehenden
Lichtleiters , wodurch derselbe Effekt erzielt wird . Um eine vollständige Prägung der umseitigen Oberfläche des
Lichtleiters zu erzielen, können die Rollen zum einen um den Lichtleiter in verschiedene Winkelabstände oder der Lichtleiter an sich gedreht werden. Zum anderen ist eine Anordnungen von mehreren Paaren von Rollen möglich, wodurch verschiedene
Winkeleinstellungen der Rollen oder die Drehung des Lichtleiters beim Prägen nicht erforderlich sind . Vorzugsweise liegen die Rollen in einem Winkel von zwischen 90° und 30°, insbesondere in einem Winkel von 60°, zueinander , wodurch die gesamte umseitige Oberfläche in einem Arbeitsdurchlauf geprägt werden kann.
Bevorzugt übt eine der paarweise angeordneten Rollen eine definierbare Kraft in Richtung der anderen der beiden Rollen auf den Lichtleiter aus , was die oben beschriebenen Vorteile nach sich zieht .
Vorzugsweise werden die Rollen j eweils derart positioniert und rotiert , dass an einer Kontaktstelle zwischen j eder der Rollen und dem Lichtleiter ein Schlupf zwischen Lichtleiter und Rolle vermieden wird . Dieses Merkmal ist grundsätzlich mit dem Prägen der Oberfläche des Lichtleiters verbunden und stellt insoweit eine deutliche Abgrenzung gegenüber einem Schleifen der
Oberfläche dar, bei dem eine relativ hohe Relativgeschwindigkeit zwischen den bei der Bearbeitung wirkenden Oberflächen erzielt wird . Die schleifende Oberfläche reibt mit erheblichem Schlupf über die geschliffene Oberfläche . Beim erfindungsgemäßen Prägen wird hingegen die Relativgeschwindigkeit zwischen den
Prägerollen und dem Lichtleiter möglichst genau auf die
Rotationsgeschwindigkeit der Prägerollen angepasst , sodass jeder Schlupf zwischen Lichtleiter und Rolle möglichst unterbunden wird und eine Relativgeschwindigkeit der bearbeitenden
Oberflächen unterbunden wird. Das Prägen hat eine hervorragende Qualität der Lichtleiterstruktur und eine hohe
Reproduzierbarkeit zur Folge . Ein Schleifprozess dagegen ist ein unkontrolliertes und ungenaues Verfahren, wodurch eine
ungewollte unregelmäßige Struktur auf der Oberfläche des
Lichtleiters bei der Bearbeitung entsteht .
Bevorzugt wird der Lichtleiter in seiner Längsrichtung gespannt , um eine besonders genaue Oberflächenbearbeitung zu erlauben, insbesondere in Hinblick auf einen möglichen Drall innerhalb des Lichtleiters , der durch das Spannen des Lichtleiters verringert werden kann .
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet .
Grundsätzlich lässt sich die zuvor beschriebene Erfindung in ihren Details variieren, ohne vom Erfindungsgedanken
abzuweichen . Insbesondere können die beschriebenen Materialien und Winkelbereiche variieren , die je nach zu bearbeitendem
Lichtleiter ausgewählt werden können .
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei sowohl unmittelbar auf einen angelieferten Lichtleiter angewendet , als auch in
Verbindung mit einem vorgeschalteten Homogenisierungsverfahren durchgeführt werden . Bei einem solchen Homogenisierungsverfahren kann das Basismaterial des Lichtleiters vorbearbeitet werden, beispielsweise im Hinblick auf Dralleigenschaften bei
Anlieferung als Endlosware oder im Hinblick auf das Entfernen einer möglicherweise ursprünglich vorgesehen Ummantelung des Lichtleiters .
Das Verfahren lässt sich sowohl manuell als auch elektronisch gesteuert durchführen. Für eine elektronische Steuerung wird bevorzugt , dass die Relativgeschwindigkeit zwischen den
Prägerollen und dem Lichtleiter sowie der Anpressdruck durch entsprechende Aktuatoren eingestellt und realisiert werden .
Beispielsweise wird in diesem Fall bevorzugt , die Anpresskraft der Prägerollen auf den Lichtleiter durch einen Elektromotor, beispielsweise einen Schrittmotor oder dergleichen, zu
realisieren .
Durch die beschriebene Erfindung ist eine besonders
kostengünstige und trotzdem den hohen Qualitätsanforderungen aus der AutomobilIndustrie entsprechende Bearbeitung eines
Lichtleiters zur Erzeugung einer definierten Oberflächenstruktur möglich, die beispielsweise für die Herstellung eines zur
Ambientebeleuchtung geeigneten Lichtleiters eingesetzt werden kann . KURZE FIGURENBESCHREIBUNG
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Vorrichtung zum Bearbeiten eines Lichtleiters .
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Figur zeigt eine schematische Ansicht einer bevorzugten Vorrichtung 10 zum Bearbeiten einer Oberfläche eines
Lichtleiters 12. Die Vorrichtung 10 weist zwei Teile 11.1, 11.2 einer Einspannvorrichtung auf , in die ein Lichtleiter 12
eingespannt is . Der Lichtleiter 12 erstreckt sich derart zwischen den Teilen 11.1, 11.2 der Einspannvorrichtung, dass er zwischen zwei Prägerollen 14.1, 14.2 hindurchgeführt wird . Die Prägerollen 14.1, 14.2 haben j eweils eine umfangseitige
Oberfläche 16.1, 16.2, die derart j eweils mit einer
Oberflächenstruktur versehen ist , dass diese Oberflächenstruktur auf die seitliche Oberfläche des Lichtleiters 12 übertragen werden kann .
Die Prägerollen 14.1 , 14.2 sind auf j eweils senkrecht zur
ErStreckungsrichtung des Lichtleiters 12 und parallel zu
einander ausgerichteten Achsen 18.1, 18.2 gelagert . Beide Achsen 18.1, 18.2 befinden sich dabei auf einem Schlitten 20 , der über eine Führungsschiene 22 längs der ErStreckungsrichtung des
Lichtleiters 12 verfahrbar ist . Die Führungsschiene 22 verbindet die beiden Teile 11.1, 11.2 der Einspannvorrichtung, sodass die Prägerollen 14.1 , 14.2 auf dem Schlitten 20 im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Lichtleiters 12 auf diesen einwirken können .
Der Schlitten 20 umfasst zwei Teile 20.1, 20.2, wobei ein erster Teil 20.1 des Schlittens 20 in zu der Führungsschiene 22
senkrechter Richtung im Wesentlichen unbeweglich ist . Ein zweiter Teil 20.2 des Schlittens 20 ist dagegen gegenüber dem ersten Teil 20.1 und damit auch gegenüber der Führungsschiene 22 und dem Lichtleiter 12 senkrecht zur Erstreckung des
Lichtleiters 12 beweglich und mit einer Federkraft beaufschlagt , die einen kontinuierlichen Druck der Prägerolle 14.2 gegen den zwischen dieser und der Prägerolle 14.1 befindlichen Lichtleiter 12 ausübt .
Die beiden Teile 11.1, 11.2 der Einspannvorrichtung sind
bevorzugt derart ausgestaltet , dass sie unabhängig voneinander eine Rotation des hierin eingespannten Lichtleiters 12 an dessen j eweiligem Ende und um dessen Längsachse vorzunehmen
ermöglichen. Dabei wird der Lichtleiter 12 bevorzugt durch die Einspannvorrichtung 11.1, 11.2 unter Spannung gesetzt und gehalten und kann durch eine Drehung eines Teils der
Einspannvorrichtung 11.1, 11.2 von einem Drall befreit und durch ein gleichzeitiges Drehen der Teile 11.1, 11.2 der
Einspannvorrichtung gegenüber den Prägerollen 14.1, 14.2 um seine Längsachse verdreht werden . Dieses Verdrehen ist bevorzugt in Teilungsabständen von 120° , 900 , 60° , 45° oder 30° möglich, wobei hier j eweils eine diskrete Einrastung der entsprechenden Drehvorrichtung der Einspannvorrichtung vorgesehen ist .
Die Führungsschiene 22 kann einstückig oder mehrstückig, beispielsweise durch eine oder mehrere Schwalbenschwanzführungen oder Profilschienen, ausgeführt sein. Eine mehrteilige
Führungsschiene 22 kann die Stabilität der Vorrichtung 10 erhöhen und wird deshalb bevorzugt .
Der zweite Teil 20.2 des Schlittens 20 kann neben der
Beaufschlagung mit einer Federkraft auch durch einen
Elektromotor, beispielsweise einen Schrittmotor oder ein
Hydraulik- oder Pneumatikelement gegen den ersten Teil 20.1 und den Lichtleiter 12 gedrückt werden.
Der Abstand zwischen den Teilen 11.1, 11.2 der
Einspannvorrichtung beträgt bevorzugt etwa 1 , 5 m bis 2 m und ermöglicht das mechanische Einklemmen eines Lichtleiters entsprechender Länge oder eines Teils eines längeren
Lichtleiters . Der Druck oder die Kraft , mit der die beiden Prägerollen 14.1 , 14.2 gegeneinander und damit gegen den zwischen diesen durchgeführten Lichtleiter 12 gedrückt werden, lässt sich auf der Grundlage des Materials des Lichtleiters , insbesondere auf Grundlage von dessen Elastizität und
Verformbarkeit , einstellen. Durch die beschriebene Vorrichtung lässt sich das
erfindungsgemäße Verfahren auf besonders bevorzugte Weise auf einen Lichtleiter anwenden, und dieser kann somit besonders effizient und genau reproduzierbar bearbeitet werden, um eine Ambientebeleuchtung oder ähnliche Lichteffekte im Innern eines Kraftfahrzeugs oder eines ähnlichen Raumes zu erzielen .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (10) zum Bearbeiten eines Lichtleiters ( 12 ) für homogene Lichtauskopplung, umfassend
mindestens zwei Prägerollen ( 14.1 , 14.2) mit j eweils einer strukturierten Oberfläche (16.1, 16.2) zum Kontaktieren zweier gegenüberliegender Seiten des Lichtleiters ( 12 ) , wobei
Rotationsachsen (18.1, 18.2) der zwei Prägerollen (14.1, 14.2) parallel zueinander ausgerichtet und die Prägerollen ( 14.1 , 14.2 ) dazu ausgestaltet sind, den Lichtleiter (12) zwischen sich hindurchzuführen .
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei die Vorrichtung (10) zum Bearbeiten eines Lichtleiters ( 12 ) mit einem Durchmesser kleiner 1 mm, vorzugweise einem Durchmesser kleiner 0 , 8 mm, vorgesehen ist .
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2 , ferner umfassend einen Schlitten (20) , auf dem die Prägerollen (14.1, 14.2) längs einer Ausrichtung des Lichtleiters (12) verfahrbar gelagert sind.
4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 , wobei zumindest eine der paarweise angeordneten Prägerollen (14.1,
14.2 ) derart gelagert ist , dass durch die zumindest eine (14.2) der beiden Prägerollen ( 14.1 , 14.2 ) eine vordefinierte Kraft , bevorzugt eine Federkraft , in Richtung der anderen ( 14.1 ) der zwei Prägerollen ( 14.1 , 14.2 ) aufbringbar ist .
5. Vorrichtung ( 10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , ferner umfassend eine Spannvorrichtung (11.1, 11.2) zum Spannen des Lichtleiters (12 ) mit einer definierbaren Spannkraft längs des Lichtleiters (12) .
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere paarweise angeordneter Prägerollen vorgesehen sind, bevorzugt sechs paarweise angeordnete Prägerollen, die vorzugsweise in einem Winkel von 600 zueinander liegen .
7. Vorrichtung ( 10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Oberfläche (16.1, 16.2) der Prägerollen (14.1, 14.2) ein Schleifpapier, insbesondere ein Diamantschleif apier, umfasst, das bevorzugt eine Körnung von 600 bis 1400 aufweist , oder die Oberfläche der Prägerollen mit Diamanten beschichtet ist .
8. Verfahren zur Bearbeitung eines Lichtleiters ( 12 ) , umfassend Prägen einer urafangseitigen Oberfläche des Lichtleiters
(12) ,
indem der Lichtleiter ( 12 ) zwischen mindestens zwei Rollen (14.1, 14.2) mit strukturierten Oberflächen (16.1, 16.2)
hindurchgeführt wird, die derart rotiert werden, dass ihre strukturierten Oberflächen (16.1, 16.2) die umfangseitige
Oberfläche des Lichtleiters ( 12 ) auf einander gegenüberliegenden Seiten prägen .
9. Verfahren nach Anspruch 8 , wobei der Lichtleiter (12 ) zwischen mehreren paarweise angeordneter Rollen (14) hindurch geführt wird, wobei die Rollen in einem Winkel zwischen 90° und 30°, vorzugweise in einem Winkel von 60°, zueinander liegen .
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei zumindest eine
(14.2 ) der zwei paarweise angeordneten Rollen (14.1, 14.2) eine definierbare Kraft auf den Lichtleiter (12) in Richtung der anderen der beiden Rollen ( 14.1 ) ausübt .
11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 , wobei die Rollen ( 14.1 , 14.2 ) j eweils derart positioniert und rotiert werden, dass an einer Kontaktstelle zwischen j eder der Rollen (14.1, 14.2 ) und dem Lichtleiter ( 12 ) ein Schlupf zwischen Lichtleiter (12 ) und Rolle (14.1 , 14.2 ) vermieden wird .
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , wobei der Lichtleiter (12) in seiner Längsrichtung gespannt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 , bei dem eine Vorrichtung ( 10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird .
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