JP4040104B2 - 案内要素の製造方法および案内要素 - Google Patents

Description

本発明は、案内要素の製造方法に関し、該案内要素は、少なくとも、帯や帯片などの細長く本質的に平坦な導電性の導体部であって、前記案内要素の利用に従った照明動作などを行うプローブ、ＬＥＤ（発光ダイオード）、抵抗などのいくつかの電気部品が長手方向に次々に装着されている導体部と、筐体部とから成り、前記案内要素は、導体部および該導体部と共存する部品が、断面において見た場合に、押出しなどの連続的製造工程を用いることにより、前記筐体部を構成する筐体材料によって完全に包囲されるように配置することによって製造される。
特にスポーツ演技を誘導することなどを目的とした、光で動作する誘導装置においては、従来より、透明パイプの内部に配設された導電体に次々に接続される、たとえばランプなどを用いて、予め立案されたプログラムに従って陸上選手の演技を誘導することが知られている。この場合、陸上選手は、次々に点灯していくランプに追従することにより、前もって定められた速度を維持することができる。上記のタイプの従来の解決法は、通常、別個の部分を全く１つずつ合わせて作成された誘導装置に基づいており、そのような解決法においては、通常、透明パイプを通過する導電体に直列に接続された電球をランプとして使用している。上記のタイプの誘導装置を使用する場合には、多湿の環境において、あるいは水泳プール内などで使用される際に、該誘導装置内部に水が浸入してこないように、筐体部の気密性に十分な注意を払わねばならない。
一方、ある種の電気誘導装置などを使用する技術も知られており、そのような電気誘導装置は、個別に製造され、次々に連結してたとえば上述のようにして使用することができる。このタイプの解決法において、電気誘導装置は、通常、透明プラスチック内部に組み込んで成形して製造され、該誘導装置同士を連結するときには、全く別個の連結ワイヤを使用しなければならず、該誘導装置をたとえば引火性などの設備内といった特に厳しい状況下において、誘導の目的で用いる場合、当然、該連結ワイヤも別個に保護しなければならない。このような介在ワイヤの保護には、周囲へのスパークを防止する一方で、電気ワイヤおよび実際の照明装置を周囲の水や湿気から保護するために、慎重な設置作業または補助措置が要求される。
さらに米国特許第５，４９６，４２７号からは、押出しによって、完全に封じ込められたエレクトロルミネッセンスに基づく照明帯片を製造する先行技術が公知である。純粋にエレクトロルミネッセンスに基づいたこのタイプの解決法は、ただ一様に連続する細長いリード線および帯片（電気ケーブルを参照）を用いるだけで、全く慣例的な方法によって実施することができる。上記に代えて、本発明のように、プリント回路基板技術に基づく構造物を用いることにより、特に動的にも動作し、たとえば誘導方向に沿って移動する照明効果なども持ち合せた、案内帯片を得ることができる。このタイプの解決法は、エレクトロルミネッセンスに基づく上記の米国特許による帯片によっては、全く達成されていない。というのも、この先行技術の帯片はオン／オフ原理のみで動作するからである。
一方、米国特許第５，１９３，８９５号にも、確かに照明のための細長い帯片を製造する先行技術が開示されている。しかしながら、この特許は、上記の押出しを利用して得られる耐湿最終製品については、特に開示していない。したがって、このタイプの解決法は少なくとも２つの別々の部分に基づいたものであり、この解決法では、湿気が部分層間に浸入して、常に実用上の問題が引き起される。このタイプの解決法によって製造される案内帯片は、常にオン／オフ原理によって動作し、上述のような動的に動作する案内帯片を製造することはできない。
さらに、欧州出願第７６０４４８号（当該発明の優先日以後、公開）に開示される解決法は、まず初めに、案内帯片の全長に渡る２本あるいはそれ以上の連続する案内棒に基づいており、該案内棒の長手方向にＬＥＤが次々に接続されている。この出願における第１の変形は、２本の細長い案内棒を構成要素とし、該案内棒間にＬＥＤが装着され、それら全体を適当な合成樹脂ベースのペーストによって押出すことにより、一体型の細長い案内帯片を得るという解決法を含んでいる。この出願における他の変形は、案内棒に加えて、ローラから解かれる、長手方向に連続する結合帯片が押出し装置に供給されるものであり、該結合帯片の上部にはＬＥＤを搭載した別個のプリント回路基板が配置されている。この変形においては、長手方向に連続する案内棒であって、完全に別個のプリント回路の接触面に、別々の圧力ローラによって装着される案内棒が用いられているため、このタイプの解決法を用いて上記帯片の動的な案内動作を達成することはできず、さらにまた、この解決法も従来のオン／オフ使用に基づいている。
いずれにせよ当該解決法における出発点は、案内帯片が少なくとも２本またはそれ以上の案内棒を含み、該案内棒は案内帯片の一方端部から他方端部に連続的に通り、該案内棒にＬＥＤが直接連結されるか、あるいはＬＥＤを搭載した別個のプリント回路基板を支持する結合帯片を用いて連結されるということである。当該解決法が、特にその構成だけでなく、製造技術の観点からも非常に複雑であることの理由は、それぞれのプリント回路基板が電気的に完全に切離されているため、プリント回路基板および該基板に搭載されるＬＥＤを相互に接続して、少なくとも案内帯片の安定な動作を達成するためには、案内帯片に関して、まず第１に長手方向に連続する案内棒をさらに使用しなければならないためである。
本発明の方法は、上述の問題に対する決定的な解決策を提供すること、したがって、既存の先行技術を実質的に向上させることを目的としている。この目的を達成するために、本発明の方法は、好適には動的な使用を可能にする案内要素の電気部品が、好適には表面実装技術によって、導体部の基材の銅被覆などの電気導体層に装着され、該基材はポリアミド、ポリエステル、ポリエチレンナフタレートなどの合成樹脂から成り、該導体部は、いわゆるプリント回路基板技術に基づいており、これによって電気導体層は案内要素の全長に亘って実質的に中断なく連続しており、このようにして構成された全体を、ＰＶＣ、ポリウレタン、オレフィンなどの合成樹脂をベースとする筐体材料によって包囲することを実質的に特徴とする。
本発明の方法の最も本質的な利点には、その簡潔性と動作信頼性が含まれ、これにより、現行の案内要素に比べてはるかに高利潤の生産が可能になる。本発明の方法によれば、非常に薄型のものを製造することができ、そのため、本発明による案内要素は、たとえばビニル床に関連して使用することができるが、これは、本方法による案内要素は高さが２ｍｍ未満であり、該案内要素の周囲のビニル床面と完全に同レベルに設置することができるからである。本発明の方法によれば、さらに案内要素を耐水性、耐ガス性のものとすることができるので、本発明の方法によって製造される案内要素は、たとえば引火性の環境においてだけでなく、多湿のまたは水気のある部屋や環境のいずれにおいても使用することができる。本発明の方法によれば、非常に強い表面を有する構造を可能にし、たとえば床に組込まれた案内要素は、該案内要素の周囲の元々のビニル床とさほど変らない表面強度を有している。本発明の方法は、原理上、非常にありふれた押出し技術に基づいているが、これに関連して本発明を用いると、この方法によって製造される案内要素の生産性や最終寸法に対して驚くべき可能性を与えることができ、それぞれの加工段階において必要な単純な技術的変更を加えるだけで、製造される案内要素の寸法、形状および電気的特性を非常に簡単に変えることができる。本発明の方法を利用することにより、上記の直線的な棒状の案内要素は勿論のこと、さらに、ロールに巻付けて保存できるような、連続的で可撓性のある案内要素を製造することができる。本発明によれば、単にプリント回路基板技術によって得られる導体部を設けるだけで、ループ原理によって電気的に取付けることができる案内要素の製造が可能になる。このことに関連して、たとえば特に上記欧州出願による解決法の屈曲性には問題があったと言える。というのも、上記欧州出願の解決法においては、案内棒が案内プリント回路基板内の接触面に圧接されており、案内帯片を曲げると、おそらくは当該部品が分離し、電気的接触が破断するからである。
本発明によれば、たとえば異なる被覆カラー層を押出し装置に供給することにより、視覚的にもどの先行技術とも異なる案内帯片を製造することができる。カラー層は、背景と同色のものであってもよいし、自己発光性あるいは反射性を有していてもよい。さらに、カラー層に関連して、たとえばレンズなどを、ＬＥＤ素子の表面上に配設してもよい。このようにして、本発明の解決法の範囲内において、光および反射性／自己発光性着色の両方の効果をうまく組合わせることができる。
方法に向けられた従属請求項は、本発明の方法の有益な好適な実施形態を開示している。
本発明は、前記方法によって製造される案内要素にも関し、該案内要素は、これに向けられた独立請求項の前提部分において詳細に定義されている。案内要素の本質的特徴は、同請求項の特徴部分に記載されている。
本発明による案内要素の最も顕著な利点には、該案内要素の生産、組立および利用における、簡潔性および動作信頼性が含まれる。特に、いわゆる連続的製造工程、いわゆる押出しを用いることにより、まず第１に、本発明による案内要素の長さを数百メートルにもすることができる。本発明による案内要素は、完全に一体化された構造物、たとえば、本質的に水密および気密の、あるいは耐湿性の構造物として製造される。本発明による案内要素は、非常に小さく構成することができ、この場合、案内要素はビニル床に完全に組込んだ形で使用することができる。この場合、案内要素の表面強度などの特性はさらに、該案内要素を取囲むビニル床の特性に本質的に一致している。また、いわゆるプリント回路基板技術によって電気的に扱われる導体部のおかげで、案内要素は、静的（方向の変化なし）または動的（方向の変化あり）のいずれでも動作するように製造することができ、動的な動作では、該案内要素の電気部品のいくつかが何らかの理由で機能を停止したとしても、関係なく動作する。案内要素を準備する必要がある場合には、たとえば接続箇所におけるはんだ付けや機械的連結などを用いて、案内要素の１つまたはそれ以上の部分に対応する長さを持つ案内要素の断片を交換するだけでよく、その後、接続箇所は、帯片の表面と同じ合成樹脂素地によって密閉することができる。本発明による案内要素は、あらゆる雑多な関連および用途に利用することができ、たとえば公共施設、船舶の周囲、飛行機、ターミナルなどにおいて利用したり、緊急または安全照明用、制御、誘導、監視、測定用、および／または観察用などに利用することができ、本発明による案内要素は今日の低位置照明（ＬＬＬ；Low Location Lighting）要求に従って製造することもできる。
本発明は添付の図面を参照して、より詳細に説明され、
図１は、本発明に従う方法の１つの有益な一般的原理を示しており、
図２ａおよび２ｂは、本発明に従う方法により製造される１つの有益な導体帯片の断面図（図２ａ）、および本発明に従う導体帯片中に用いられる被覆帯を上方から見た図である（図２ｂ）。
本発明は案内要素の製造方法に関し、該案内要素は少なくとも、帯や、帯片などの細長く本質的に平坦な導電性導体部１；１’であって、前記案内要素の使用に従って照明動作を行うプローブ、ＬＥＤ、抵抗などのいくつかの電気部品２；２’が、長手方向ｓに次々に装着されている導電性導体部１；１’と、筐体部３とから成る。案内要素は、押出しなどの連続的製造工程を用いることにより、導体部および該導体部と共存する部品１；１’、２；２’を、断面として見た場合に、前記筐体部を構成する筐体材料によって完全に包囲されるように配置することによって製造される。好適には動的な使用もまた可能にする案内要素の電気部品２’が、好適には表面実装技術によって、導体部１’の基材１’ａの銅被覆などの電気導体層１’ｂに装着され、該基材１’ａはポリアミド、ポリエステル、ポリエチレンナフタレートなどの合成樹脂から成り、該導体部１’は、いわゆるプリント回路基板技術に基づいており、それによって、電気導体層１ｂ’は案内要素の全長に亘って実質的に中断することなく連続しており、このようにして構成された全体を、ＰＶＣ、ポリウレタン、オレフィンなどの合成樹脂をベースとする筐体材料３’によって包囲する。
さらに有益な実施形態として、連続した可撓性プリント回路基板から成る導体部の、銅被覆などの電気導体層１’ｂは、少なくとも電気部品２’の周囲の部分に関しては、筐体材料３’の処理をする前に、被覆カラーフィルム１’ｃなどによって被覆する。
さらに特に図１に参照される方法の有益な実施形態として、第１段階Ｉにおいて、電気部品２’を、表面処理技術によって、好適にはロールから解かれた可撓性導体部１’に装着し、次いで、第２段階IIにおいて、導体部１’の少なくとも電気部品２’を囲む少なくとも被覆カラー帯片１’ｃなどを該可撓性導体部１’に装着し、第３段階IIIにおいて、該可撓性導体部１’は本質的に該可撓性導体部１’全体を包囲する筐体材料３’によって押出される。必然的に、上記の加工段階を変更すること、たとえば、電気部品の装着は被覆片１’ｃを装着するなどしてから行うようにすることは可能である。
さらに、方法の有益な実施形態として、案内要素の製造において、案内要素の長手方向のセクタを着色するため、また相当する目的のために、たとえば、特に３つの平行押出しノズルを用いて、共押出成形が行われる。
上記の方法を参照して、予備製造段階において、導体部１’の望ましいレイアウトを設計、製造する。次に、たとえばサイズが１５００ｍｍ×６００ｍｍであるフィルムを、該レイアウトから製造し、シルクスクリーンのためのふるいをフィルムから製造する。その後、ふるいを用いて、導体部の基材１’ａ上の電気導体層１’ｂの上部に保護着色を施し、導体部１’のエッチングを行い、これにより、銅表面の望ましい電気的レイアウトが得られる。
上記の方法を用いて、いくつかの同様の導体部を一続きの同じ中間加工品として製造することもでき、これを上記の段階の後、互いに切離してロールに巻取り、その後続く工程を実施する。中断のない長さの連続したプリント回路基板が、たとえば上記のような方法で製造され、したがって、案内要素も容易に３００ｍもの長さのものとすることができる。
本発明に従う案内要素は、したがって、細長い導電性導体部１；１’から成り、該導電性導体部はたとえば照明作の働きを行ういくつかの連続する電気部品２；２’を有し、さらに、その全体は、それを保護する筐体部３；３’によって包囲される。少なくとも動的な使用を可能にする案内要素の電気部品２’を、好適には表面実装技術手段によって、電気導体層１’ｂ、たとえば導体部１’の、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレンナフタレートなどから成る基材１’ａ上に存在する銅被覆などに装着し、前記導体部は、いわゆるプリント回路基板技術に基づいており、それによって電気導体層１’ｂは案内要素の全長に亘って本質的に連続しており、このようにして構成された全体を、ＰＶＣ、ポリウレタン、オレフィンなどのような合成樹脂をベースとする完全に一様な筐体材料３’によってくまなく包囲する。
さらに、特に有益な実施形態は、連続可撓性プリント回路基板から成る導体部１’の、たとえば銅被覆した外表面を特に被覆するために、該導体部の上部に被覆カラーフィルム１’ｃなどを、少なくとも電気部品２’を囲む部分の上に配置するものである。特に、独立した被覆フィルムを図２ｂのように用いる場合、すなわち予備製造段階において導体部１’に接続される部品２’ａ、２’ｂの場所に相当する位置に開口部が設けられる図２ｂのような場合、本解決法は以下の点で有益である。すなわち、適当な材料厚を用いることにより、特に押出し段階を目的として、導体部の外表面を一様にすることが可能である。せいぞうちゅうにおける案内体部１’の外表面上のわずかな高さの変化も、たとえば引き出し速度および／または押出しの間の押出し圧を変えることによって、解消することができる。
さらに、特にビニル床に組込んで設置される案内要素に関する有益な実施形態は、案内要素の総厚ｖを最大２ｍｍとし、それによって導体部１’の最下部の筐体材料３’の厚さｖを、好適には０．１〜０．３ｍｍとするものである。
図１に示される方法の一般的な原理を特に参照した、特に有益な実施形態は、案内要素を可撓性導体部から製造するというもので、この場合、製造された案内要素はローラに巻付けて保存することができる。その他の点について、すでに完全に確立されている昨今の技術を用いた場合、たとえば本発明に従う案内要素を、たとえば５〜１５００ｍｍの幅で製造することが可能である。これらの値は、この点に関して用いられる解決法を決して制限するものではない。というのも、非常に簡単な構成によって、上記よりも小さい、または大きい寸法を実現することができるからである。
さらに有益な実施形態として、案内要素の導体部１’は、少なくとも２つまたはそれ以上の、互いに絶縁されて配置されるプリント回路基板またはプリント回路基板層で形成される。したがって、たとえば案内要素もまた、そのプリント回路基板上において、互いに異なる絶縁された銅被覆が該基板の両面に存在するように製造することができる。各プリント回路基板層の一方の上においてのみ導電性の被覆を施すことにより、互いから絶縁されるタイプの実施形態は、実施形態のような実施において容易に構成されるであろうので図面に示されない。この解決法を用いることにより、たとえば異なるグループの配管系統を異なる種類の建築物に誘導／伝送することが可能である。このようにして、本質的に案内要素の総厚を増大させることなく、導体帯片によって伝送される情報を増大させることもできる。さらに案内要素の電気部品は、たとえば文字、図、またはテキストを構成するために、長手方向に次々に装着されるＬＥＤマトリックスを含んでもよい。それらに加え、ある種の実施形態では、マルチカラーＬＥＤを電気部品として用いてもよく、その場合、状況に応じてＬＥＤの色は各動作目的に最適なものとする（緑／赤など）
本発明は、上に記載または検討した実施形態に限定されることなく、基本概念の範囲内で大きく変形することさえできることは自明である。上で説明したように、上記のような可撓性案内要素ではなく、細長い剛性の構造物を製造することも、当然可能である。案内要素をたとえば布床（textile floor）に関連して使用する場合には、上記のようなタイプの可撓性構造物に関連して、合成樹脂製のベースロッド（base rod）などを利用することも当然可能であり、あるいは、特に、凹所や溝を設けることができない石床（stone floor）に関連して案内要素を使用する場合には、アルミニウムまたは鋼鉄で構成されたベースロッドを利用して、案内要素の床への組込みを可能にすることもできる。また、本発明に従う案内要素を所定の長さの部分を有するように製造し、これによって、案内要素を後から切断および修復できるようにすることも、有益であることは自明である。本発明に従う方法は、導体帯片を被覆または着色する代りに、押出しに関連して、所望の部分が不透明でありながらも所定の位置から見れば透明またはシースルーであるような筐体材料を用いることもできる。本発明は耐湿構造を可能にするので、たとえば次々に連結される案内要素間、あるいは案内要素と制御装置／電源の間の相互接続箇所における防湿に、たとえば鋳造可能なポリウレタンなどの、この点に関して適切な接続材料を用いることにより、注意を払うことが必然的に重要である。

Claims (11)

1. 進行方向に沿って配置される長手の案内要素の製造方法であって、基材（１’ａ）と、電気導体層（１’ｂ）であって、エッチングによって案内要素の全長に亘って中断することなく電気回路を形成する電気導体層（１’ｂ）とを有する連続した可撓性プリント回路基板から成る導体部（１；１’）を準備することと、
   発光素子を含む複数の電気部品（２；２’）を準備することと、
   筐体材料（３’）を準備することと、
   複数の電気部品（２；２’）を表面実装技術によって、電気導体層（１’ｂ）に、長手方向（ｓ）に次々と間隔をおいて装着することと、
   電気部品（２；２’）の場所に相当する位置に開口部を有し、可撓性を有する被覆片（１’ｃ）を準備することと、
   被覆片（１’ｃ）を電気部品（２；２’）が占めていない電気導体層（１’ｂ）の表面に装着することと、
   導体部（１；１’）、被覆片（１’ｃ）および電気部品（２；２’）を包むように、可撓性を有する筐体材料（３’）を押出して、製造される案内要素の全厚（ｔ）を、最大でも２ｍｍとし、導体部（１’）の最下部の筐体材料（３’）の厚み（ｖ）を、０．１〜０．３ｍｍとすることとを含む案内要素の製造方法。
2. 電気部品（２’）が、表面処理技術によって、電気導体層（１’ｂ）に装着されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 案内要素の製造過程において、製造される案内要素の長手方向セクタを着色するために、共押出しを用いることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 進行方向に沿って配置される長手の案内要素であって、
   帯または帯片の形状の細長く平坦な連続した可撓性プリント回路基板から成り、基材（１’ａ）および電気導体層（１’ｂ）を備える導電性の導体部（１；１’）と、
   案内要素の使用に従って照明動作を行う発光素子を含む複数の電気部品（２；２’）と、
   電気部品（２；２’）の場所に相当する位置に開口部を有し、可撓性を有する被覆片（１’ｃ）と、
   筐体部（３）とから成る案内要素において、電気部品（２；２’）が、表面実装技術によって、電気導体層（１’ｂ）に長手方向（ｓ）に次々に装着され、電気導体層（１’ｂ）の電気部品（２；２’）を囲む部分は、被覆片（１’ｃ）で覆われ、導体部（１；１’）、被覆片（１’ｃ）および電気部品（２；２’）は、筐体部（３）を形成し、可撓性を有する筐体材料（３’）によって全体が包まれ、案内要素の全厚（ｔ）は、最大でも２ｍｍであり、導体部（１’）の最下部の筐体材料（３’）の厚み（ｖ）は、０．１〜０．３ｍｍであることを特徴とする案内要素。
5. 電気部品（２；２’）は、プローブ、ＬＥＤ、および抵抗の中から選択されることを特徴とする請求項４記載の案内要素。
6. 電気導体層（１’ｂ）は、銅被覆であることを特徴とする請求項４または５記載の案内要素。
7. 筐体材料（３’）は、ＰＶＣ、ポリウレタンおよびオレフィンの中から選択される合成樹脂をベースとすることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の案内要素。
8. 基材（１’ａ）は、ポリアミド、ポリエステルおよびポリエチレンの中から選択される合成樹脂から成ることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の案内要素。
9. 案内要素の幅（ｗ）は、５〜１５００ｍｍであることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の案内要素。
10. 案内要素の導体部（１’）は、重積して配置される、互いに電気絶縁された、少なくとも２層あるいはそれ以上のプリント回路基板層によって構成されることを特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載の案内要素。
11. 案内要素の電気部品（２）は、長手方向に次々に配置された、１または複数の、文字または矢形のテキスト状のあるいは対応するＬＥＤマトリクス、および／または、案内要素の情報量を増大させるために、１また複数のマルチカラーＬＥＤを含むことを特徴とする請求項４〜１０のいずれかに記載の案内要素。

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