CH657212A5

CH657212A5 - Verfahren zur herstellung von metallreflektoren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens.

Info

Publication number: CH657212A5
Application number: CH183/82A
Authority: CH
Inventors: Helmut Pech
Original assignee: Wild Heerbrugg Ag
Priority date: 1982-01-13
Filing date: 1982-01-13
Publication date: 1986-08-15
Also published as: DE3300576A1; SE8300094D0; DE3300576C2; US4489107A; JPS58125640A; SE8300094L; SE8207285D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallreflektoren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Reflektoren werden allgemein für elektro-optische Distanzmessungen verwendet. Hierbei hat sich herausgestellt, dass Reflektoren mit geringen Herstellungskosten aus Kunststoffen hergestellt werden können. Ihre Nachteile liegen darin, dass sie sich deformieren und daher ungenau sind. Aus diesem Grunde können solche Reflektoren nur für sehr kleine Reichweiten bei der elektro-optischen Distanzmessung verwendet werden.

Man versuchte, Reflektoren aus Glas herzustellen, die eine wesentlich bessere Genauigkeit besitzen und daher für grössere Reichweiten bei der elektro-optischen Distanzmessung verwendbar sind. Allerdings sind solche Reflektoren in der Herstellung sehr teuer.

Es wurden auch Reflektoren aus Metall-Kunststoff-Material hergestellt. Diese als Hybride bekannte Reflektoren werden bekanntlich im Giessverfahren hergestellt. Sie sind schon etwas genauer als die reinen Kunststoff-Reflektoren. Allerdings sind sie in der Herstellung auch teurer als die reinen Kunststoff-Reflektoren.

Die Aufzählung der bekannten Reflektoren aus verschiedenen Materialien zeigt, dass genaue und präzise Reflektoren nur sehr teuer hergestellt werden können. Daher musste man bisher immer gewisse Nachteile in Kauf nehmen und für grössere Reichweiten mit teuren und für kleinere Reichweiten mit billigen Reflektoren arbeiten. Für eine mittlere Reichweite existieren keine Reflektoren. Daher ist der Benutzer gezwungen, die sehr teuren Reflektoren auch für die sogenannten mittleren Reichweiten zu verwenden.

Es wird auch darauf hingewiesen, dass die elektro-optische Distanzmessung zur immerwährenden Überprüfung von Staumauern und Gletschern einschliesslich lawinengefährdete Gebiete benutzt wird. Der Wunschtraum wäre, dass man die elektro-optischen Geräte für die Distanzmessung permanent an ihren Prüforten installieren könnte. Dies ist jedoch bis heute nicht der Fall, da die einzelnen Geräte, insbesondere die Reflektoren viel zu teuer sind.

Die Erfindung hat die Aufgabe, Metallreflektoren zu erzeugen, die die beiden sich sonst gegenseitig ausschliessenden Bedingungen, Präzision und billige Herstellung, vereinigt.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren und die im Patentanspruch 6 definierte Vorrichtung gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung, zur Durchführung des erfindungs-gemässen Verfahrens,

Fig. 2a, 2b den Aufbau eines Metallreflektors,

Fig. 3 die optische Funktion des Metallreflektors,

Fig. 4 und 5 die Anordnungen einzelner, nach dem erfin-dungsgemässen Verfahren hergestellten Prismen zu Prismenblöcken,

Fig. 6 die Metallegierungen zur Herstellung des Metallreflektors.

Fig. 1 zeigt eine Kabine 1 mit einer Zufuhr 2 für das inerte Gas, das durch den Ausgang 3 wieder austreten kann. In der Kammer 1 befinden sich Infrarot-Heizungskörper, die nicht besonders eingezeichnet sind. Diese Heizungskörper heizen die Temperatur in der Kammer 1 auf einen Bereich, der unterhalb des Schmelzpunktes der Metallegierung liegt, die später noch näher diskutiert wird. Der Temperaturbereich bewegt sich in der Praxis zwischen 70° Celsius und 150° Celsius. Dieser Temperaturbereich wird konstant eingehalten. Der Infrarot-Messfühler 4 gibt seine elektrischen Signale auf eine nicht gezeichnete Regeleinrichtung, die die Heizvorrichtungen entsprechend regelt.

Eine Spritzeinrichtung 5, die als Spritzpistole ausgebildet ist, erhält durch den Anschluss 51 das für die gewünschte Metallegierung notwendige Material. In der Spritzpistole 5 befindet sich eine Heizeinrichtung, die die Metallegierung auf die gewünschte Temperatur bringt und konstant hält. Die Metallegierung im vorliegenden Beispiel ist Zinn-Wismut mit Zusatz von Cadmium und hat eine Schmelztemperatur von 150° Celsius. In der Spritzpistole 5 muss daher die Temperatur im Bereich von der genannten Schmelztemperatur gehalten werden. In der Fig. 6 sind Metallegierungen mit den Schmelztemperaturen einschliesslich Gewichtsverhältnis der einzelnen Komponenten aufgeführt. Diese Figur wird später besprochen.

Die Spritzpistole 5 besitzt einen Einlass 52 für das Treibgas. Das Treibgas kann ein Edelgas sein wie es in der Gruppe 0 des periodischen Systems aufgeführt ist. Das Treibgas kann auch aus mehreren dieser Edelgase zusammengesetzt sein. Ferner kann das Treibgas auch Stickstoff bzw. Kohlendioxyd (CO;)

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sein. Die Bedienungsperson spritzt die flüssige Metallegierung durch Betätigen des Auslöseknopfes 53 auf ein Glasprisma 6, das auf der Dreheinrichtung 7 aufgespannt ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Glasprisma aus zum Beispiel Bohr-Kron-Glas hergestellt wurde. Die räumlichen Masse sind ungefähr 20 mm Höhe und 20 mm Breite. Selbstverständlich können auch andere Glassorten für die Herstellung des Prismas 6 benutzt werden. Das Glasprisma 6 wird auf den Teller 71 der Dreheinrichtung 7 gespannt. Eine solche Spanneinrichtung kann zum Beispiel eine Schraube 72 sein, die von unten eingeführt an der Grundfläche des Glasprismas angeklebt wird. Da dies allgemein bekannt ist, ist diese Spanneinrichtung in Fig. 1 nur symbolisch eingezeichnet. Die Dreheinrichtiing 7 wird nun durch einen Antrieb in eine Drehbewegung versetzt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind 11 Umdrehungen pro Minute vorgesehen. Die Umdrehungszahlen können je nach Fall zwischen 5 und 35 Umdrehungen pro Minute liegen.

Die Spritzeinrichtung 5 ist an einer Bewegungseinrichtung 8 beweglich angeordnet. Diese Bewegungseinrichtung enthält am oberen und unteren Ende je einen Endschalter 84, 85, der die Hubbewegungen nach oben und nach unten beschränkt. Die Spritzpistole 5 ist an einer Klemmeinrichtung 82, 86 befestigt, die den Winkel einstellt. Von wesentlicher Wichtigkeit ist, dass der Spritzstrahl 54 im rechten Winkel auf die Oberfläche des Glasprismas 6 auftrifft. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Winkel zwischen der Oberfläche des Glasprismas 6 und dem Befestigungsteller 71 gleich sein muss dem Winkel zwischen dem Spritzstrahl 54 und der vertikalen Ebene. Die so eingestellte Spritzpistole wird nun in eine Relativbewegung zu den Oberflächen des Glasprismas 6 versetzt. Die beiden Umkehrpunkte oben und unten dieser Relativbewegung sind gekennzeichnet durch die beiden Endschalter 84 und 85. Die Dreheinrichtung 7 wird in Kreisbewegung entsprechend dem Pfeil versetzt. Das Glasprisma 6 bewegt sich mit einer Umdrehung von 11 pro Minute. Die Bedienungsperson betätigt nun den Abzugsbügel 53 der Spritzpistole sowie den Startknopf für die Bewegungseinrichtung 8. Die Spritzpistole wird mit kontinuierlicher Geschwindigkeit zwischen dem unteren und dem oberen Endschalter hin- und herbewegt. Die beiden Endschalter 84 und 85 werden so eingestellt, dass die Spritzpistole nur dann ihre Bewegungsrichtung umkehren kann, wenn der Spritzstrahl 54 der Metallegierung die Flächen des Glasprismas 6 nicht trifft. Die Metallegierung wird nun in mehreren Schichten auf das Glas-prisma 6 aufgetragen. Ferner erfolgt die Auftragung auf der Grundfläche des Befestigungstellers 71 der Dreheinrichtung 7. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden ca. 4-6 mm Metallegierung auf das Glasprisma 6 und auf die Befestigungsfläche 71 gespritzt. Dann wird der Spritzvorgang beendet. Das Spritzteil 9, das das Glasprisma 6 und den Befestigungsteller 71 überzogen hat, wird von beiden entfernt.

Es hat nun die in der Fig. 2a gezeigte Form. Die reflektie-

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renden Flächen des Spritzteils 9 zeigen nach unten und sind daher in der Fig. 2a nicht sichtbar. Das Spritzteil 9 besteht ferner aus der Fläche 91. Die Ecken des Prismas 6 sind so geformt, dass die entsprechenden Ecken 92 des Spritzteils 9 die in der Fig. 2a gezeigte Form haben. Dies hat sich als nützlich erwiesen beim Entformen des Spritzteils 9 vom Glasprisma 6. Wenn nun der Metallreflektor 9 verwendet werden soll, wird vorher die Fläche 91 entfernt.

Die Reflektionsfläche des Spritzteils bzw. Metallreflektors 9 kann jedoch noch weiter bearbeitet werden. Dies ist zum Beispiel in Fig. 2b gezeigt.

Die Fig. 2b zeigt einen Ausschnitt aus dem Metallreflektor 9, der an der reflektierenden Fläche eine aufgedampfte Schicht 94 aus zum Beispiel Chrom enthält. Dies ist eine sehr gute Diffusionssperre gegenüber der nächsten Schicht 95, die ebenfalls aufgedampft wird und aus dotiertem Gold besteht. Diese Schichten können auch galvanisch und/oder chemisch aufgebracht werden. Die Goldschicht hat den besonderen Vorteil der extrem guten Reflexion aber den Nachteil, dass sie aufgelöst wird durch das Material 9. Daher ist eine Diffusionssperre 94 unbedingt erforderlich. Die Dicken der Schichten 94 und 95 bewegen sich im Bereich von 100-500 nm.

Die Fig. 3 zeigt die Funktionsweise eines Metallreflektors bei der elektrooptischen Distanzmessung. Der vom Sender des Distanzmessers kommende Strahl 10 wird an der ersten Fläche gestreut. Hierdurch wird der Winkel der zum Empfänger des Distanzmessers zurückkehrenden Strahlen vergrössert, so dass die Distanzmessung wesentlich einfacher bei jeder Witterung durchgeführt werden kann. Eine solche Streuung der zum Empfänger zurückkehrenden Strahlen ist nur bei dem nach dem Verfahren der Fig. 1 hergestellten Metallreflektor möglich.

In der Fig. 4 ist ein Metallreflektor 11 dargestellt, in den drei Einzelprismen bzw. Reflektoren 9 eingearbeitet sind. Dies erfolgt zur Erhöhung der Reichweite.

In Fig. 5 sind fünf einzelne Metallreflektoren 9 zu einem sogenannten Band von Reflektoren zusammengesetzt. Dies wird aus dem gleichen Grunde gemacht wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 4 dargestellt wurde.

Die Fig. 6 zeigt in graphischer Darstellung die verwendbaren Metallegierungen aus den Komponenten Wismut und Zinn. Auf der Abszisse sind die Gewichtsprozente der beiden Komponenten und auf der Ordinate die Schmelztemperatur der Metallegierung aufgetragen. Aus der Vielfalt der möglichen Metallegierungen sind drei Beispiele in der Fig. 6 eingetragen. Bei einem Gewichtsverhältnis von 60% Sn und 40% Bi beträgt die Schmelztemperatur 139,5° Celsius. Bei einem Gewichtsverhältnis von 98,4% Bi und 1,6% Sn beträgt die Schmelztemperatur 271,442° Celsius.

Ausser den in der Fig. 6 dargestellten Komponenten können selbstverständlich andere Komponenten zu Metallegierungen benutzt werden.

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3 Blätter Zeichnungen

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1. Verfahren zur Herstellung von Metallreflektoren, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallegierung innerhalb einer inerten Atmosphäre mit einer unterhalb des Erstarrungspunktes der Metallegierung liegenden Temperatur unter Umgehung eines Trennmittels auf ein um seine Achse angetriebenes Glasprisma (6) in mehreren Schichten aufgespritzt wird, eine hin und hergehende Relativbewegung zwischen dem Glasprisma (6) und einer Spritzeinrichtung (5) parallel zu einer der Flächen des Glasprismas (6) so durchgeführt wird, dass die Umkehrpunkte der Relativbewegung ausserhalb des Glasprismas liegen und dass die Spritzeinrichtung (5) so eingestellt wird, dass der Strahl der Metallegierung in einem rechten Winkel auf die Fläche des Glasprismas (6) auftrifft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasprisma (6) auf einer Dreh- und Entformungsein-richtung (7) befestigt wird und die Metallegierung auch auf den Befestigungsteller (71) dieser Einrichtung gespritzt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erstarren der Metallegierung auf den Flächen des Glasprismas (6) und des Befestigungstellers (71) der Dreh-und Entformungseinrichtung (7) das Glasprisma mit dem zusätzlichen Spritzmaterial entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Spritzeinrichtung (5) zugeführtes Treibgas zum Transport der Metallegierung aus einem oder mehreren Gasen der Gruppe 0 des periodischen Systems besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Spritzeinrichtung (5) zugeführtes Treibgas zum Transport der Metallegierung aus CO2 besteht.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

— eine Dreh- und Entformungseinrichtung (7) die einen mit einem Spannorgan (72) versehenen Drehteller (71) zur Aufnahme des Glasprismas (6) enthält, wobei der Drehteller (71) eine wesentlich grössere Fläche besitzt als zur Aufnahme des Glasprismas nötig ist;

— eine Halterung für eine Spritzeinrichtung (5) enthaltend:

a) eine Klemmeinrichtung (82, 86) zum Einstellen eines Winkels, der dem Winkel der Flächen des Glasprismas entspricht, und b) eine Bewegungseinrichtung (8) zur Erzeugung einer hin-und hergehenden Relativbewegung der Spritzeinrichtung parallel zu den Prismenflächen, wobei die Umkehrpunkte der Bewegung ausserhalb des Glasprismas liegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtung

(8) Endschalter (84, 85) zur Steuerung der Bewegungsumkehr aufweist, welche so angeordnet sind, dass während der Bewegungsumkehr die Flächen des Glasprismas (6) nicht bespritzt werden.