CN105906193A - 用于成形玻璃体的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于成形玻璃体(16)、特别是药用小瓶的装置，其包括：用于接纳所述玻璃体(16)的夹头(14)和用于旋转地驱动所述夹头(14)的旋转驱动器(12)，以及用于加热所述玻璃体(16)的至少一个热源(18”)，以及耦合到所述旋转驱动器上，使得所述夹头(14)可以以变化的转速进行驱动的控制器。

Description

用于成形玻璃体的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于成形玻璃体、特别是药用小瓶的装置，包括：用于接纳玻璃体的夹头和用于旋转地驱动夹头的旋转驱动器，并且还包括用于加热玻璃体的热源。

本发明还涉及一种成形玻璃体、特别是药用小瓶、特别是由硼硅酸盐玻璃制成的药用小瓶的方法，其中所述玻璃体被旋转地驱动，至少局部地加热至其软化温度、优选加热至粘度在10³至10⁵dPa·s的范围内，以及随后成形。

背景技术

在药用瓶(小瓶)的制造过程中，各个部件从玻璃管分离，以成形其药用小瓶。

另外，当为此所使用的玻璃成形机包括多个站时，所有这些站仍以共同的转速、通常为2至600rpm的转速运行，其被固定以用于处理的所有阶段。

例如US 4 330 317 A中已知这样的玻璃成形机。

发明内容

鉴于此，本发明的一个目的是设计尽可能简单和有成本效益的药用小瓶的制造，其中应当保持尽可能低的加工温度。为此应公开一种合适的装置和合适的方法。

该目的通过一种用于成形玻璃体、特别是药用小瓶的装置来实现，其包括：用于接纳玻璃体的夹头和用于旋转地驱动夹头的旋转驱动器，以及还包括用于加热玻璃体的热源，以及包括耦合到旋转驱动器上使得夹头可以以变化的转速进行驱动的控制器。

根据本发明，完全实现了该目的。

由于可以根据需要调整和改变转速，对于每个玻璃处理阶段，可以利用最佳速度。以这种方式，特别是在大于1000rpm的较高转速下可以使用较低的温度，从而降低了蒸发损失。

优选地，可以将转速调整至大于600rpm、优选至少1000rpm、特别优选至少2000rpm、最优选至少10000rpm。

在这样高的转速下可以显著降低通常为1100至1200℃的成形温度。因此，通过将转速从600rpm提高到1000rpm，导致了成形温度降低约30K，而进一步提高至例如高达2000rpm、10000rpm、甚至25000rpm导致温度显著降低(25000rpm下约200K)。

例如，这允许具有弯曲到外部(超出毛坯产品的半径)的玻璃区域的激光辅助变形工艺的激光功率显着降低。由此激光辅助变形的利润率得以提高，因为较少量的激光源或具有较小功率的激光源是必要的。通过降低工作温度，玻璃成分、例如硼酸盐或含钠组分的蒸发导致的玻璃组分的变化得以大幅降低。由此，化学玻璃特性的保持得以改进，同时避免了玻璃体被不期望的沉淀污染。

所述至少一个热源可以设置为优选至少部分地围绕所述玻璃体的燃烧器、激光器、热风喷嘴、电阻加热式气体加热器或红外辐射器。

基于这样的转速和应用，可以使用更具成本效益的加热装置、例如电阻加热式气体加热器，其在500至800℃的气体温度下工作并且与现有技术的燃烧器相比基本上不排放任何颗粒。此外，可以利用热风喷嘴或红外辐射器，其优选至少部分地围绕所述玻璃体。

根据本发明的另一扩展方案，另外提供一种成型体，其可以被相对于旋转驱动的玻璃体推进，用于协助底部成形，其中，以小于300rpm的降低的转速驱动所述玻璃体。

这样，小瓶的底部成形期间的工序得以简化。根据现有技术，用燃烧器对玻璃管的局部区域进行加热以及撕开两个管端部，使得产生缩颈。在接触管的缩颈区内的内表面之后，在缩颈处分离管、即玻璃丝(glasfaden)自身撕下。在已分离的管部分处的玻璃底部现在通过玻璃表面张力而成形，同时在整个成形过程中存在辅助加热。对于机械设计，这意味着，除了旋转运动，还必须实现旋转轴线方向上的运动。

根据本发明，现在特别简化了该工艺。管部分的一端加热到成形温度。通过从外部作用的成形部件，一部分玻璃被压向旋转轴，而转速降低至小于300rpm的转速，其比加热阶段的转速低。在玻璃体处的进一步加热和缓慢旋转期间，首先成形了开放的底部，其随后通过玻璃的表面张力自身闭合。

根据本发明的另一变型，所述装置包括多个处理站，其分别具有用于接纳玻璃体的夹头，其中玻璃体可以在所选择的处理站之间传送，并且其中所述各处理站在转速方面可以分别控制。

以这种方式，可以大幅简化玻璃成形工艺，并且使其最优化地适应于给定条件。

这里，优选地，夹头可以停止，用于传送在所选择的处理站之间的玻璃体，以允许在静止时传送玻璃体。

这允许更简单的处理和降低故障。

根据本发明的另一扩展方案，热源被配置用于选择性地加热玻璃体，以及夹头可以相对于所述热源在轴向方向上定位。

以这种方式，可以进行区域-选择性的加热(例如激光加热(激光束成形))。在本文中，转速可以被用作额外的参数。因为待成形的玻璃体通过夹头在轴向方向上定位，所以具有两个额外的成形参数，即转速以及因此一方面作用在工件上的离心力和另一方面至成形工具的相对位置。

以这种方式，可以在较低的成形温度下实现显著更有效的成形和简化的处理。

为了允许较高转速，对于支承夹头的轴承，可以使用磁性轴承，由此使得特别是较高转速和几乎无磨损的操作是可行的。

此外，本发明通过一种成形玻璃体、特别是药用小瓶、特别是由硼硅酸盐玻璃制成的药用小瓶的方法来实现，其中所述玻璃体被旋转地驱动，至少局部地加热至高达其软化温度、优选加热至粘度在10³至10⁵dPa·s的范围内，以及随后成形，其中，加热和/或成形处理过程中的转速是变化的。

如上所述，通过改变转速，可以最优地调节加热和成形过程中的条件。

对于玻璃小瓶底部的成形，优选在开始旋转地驱动并加热玻璃管，随后成型体以小于300rpm、优选小于100rpm的较小转速从外部在玻璃管一端处推进，直到玻璃管闭合并成形底部。

如上所述，通过该改进的成形处理可以实现显著简化的玻璃小瓶底部的成形。

已发现，完成玻璃体的成形所必需的时间随着转速的降低而减小。已发现小于100rpm的转速是特别有利的。通过在不分离玻璃管的情况下的底部成形方法，省略了分离运动和因此装置内的玻璃操作以及玻璃破损的风险。此外，省略了在管部分上的管开口的处理步骤，其在底部分离之后例如成形为小瓶的上边缘。也省略了在从管部分撕离之后通过底部成形基质成形玻璃体。

根据本发明，底部现在反而借助于成型体成形，所述成型体可以配置为从边缘接合的辊轧工具。

根据本发明的另一扩展方式，在玻璃体成形之后，转速是变化的，即在大多数情况下是增加的，直到出现均一的材料厚度。

根据本发明的另一扩展方式，为了成形旁通管(bypass)，在静止状态下或在小于100rpm、优选小于50rpm的转速下同时对玻璃管表面的局部区域进行局部加热，直到其粘度在约10³至10⁵dPa·s的范围内，以及随后增加转速，直至在加热区域中产生对称的向外拱形，从而形成旁通管。

通过到更高转速的较短加速，加热区域处于高离心力下，由此对称的拱形结构在为此内部压力不是必要的情况下可以独立地成形。然而，拱形结构的处理可以由额外的内压力协助。

这里，优选地，将成形区域中的玻璃加热到高达约10³至10⁵dPa·s、优选约10⁴dPa·s的粘度，然后从缓慢的转速或从静止开始升高到至少1000rpm、优选大于2000rpm、特别优选大于5000rpm的转速，用于成形旁通管。

这里，转速的增大在相当小的时间内产生，使得产生至少200rpm²、优选至少500rpm²、特别优选至少1000rpm²的加速度。

应当理解的是，上述特征和下文中将要说明的特征，不仅可以在给定的组合中使用，也可以在不脱离本发明的范围的情况下在不同的组合中或独立地使用。

附图说明

本发明的进一步的特征和优点可以参照附图从优选实施例的以下描述来获得。在附图中示出了：

图1是包括两个处理站的玻璃成形机的大幅简化的示意图；

图2a-2d是药用小瓶的底部成形的不同阶段的示意图；

图3a、3b是旁通管成形的不同阶段的示意图；以及

图4是另一玻璃成形装置的大幅简化的示意图，其中另外，玻璃管的位置可以相对于热源进行调整。

具体实施方式

在图1中，大幅简化地示出了根据本发明的用于玻璃体的成形的装置。

第一站10包括旋转驱动器12，其可以借助于控制器20来连续地调节至0至15000rpm的可变转速。夹头14由旋转驱动器12驱动，并使得可以夹持构造为玻璃管的不同玻璃体16。此外，设置至少一个加热装置18。取决于期望的应用目的，其可以例如为燃烧器、激光器、热风喷嘴、电阻加热式气体加热器或红外辐射器。

所述装置还包括用于玻璃成形的第二站，其构造相同并且由10'表示。而且，夹头14'可以借助于旋转驱动器12'以可变的速度来驱动。优选地，转速可以借助于控制器20'在0至15000rpm的范围内连续调节。

取决于所使用的轴承(未示出)，更高的转速也是可行的。如果例如利用磁性轴承，可以几乎无磨损地达到非常高的转速、例如25000rmp。

为了在站10、10'之间传送玻璃体16，设置操作装置22，其在此仅示例性地描绘。操作装置22包括夹持器24，由此玻璃体16可以从外部夹持并可以保持在臂26处。臂26可以沿引导件28平移，使得借助于操作装置22，玻璃体16可以插入到所述第一站10的夹头14，可以由此移动，以及也可以传送到第二站10'的夹头14'。

当然，所述装置可以包括另外的站。在这里，仅示意性示出了两个站10、10'和赋予的操作装置22。对于站10、10'之间的传送，转速可以降低到零，使得玻璃体在传送过程中损坏的风险大幅降低。

在下文中，参照图2a到2d，相对于根据本发明的药用小瓶的底部成形进一步解释不同的站。

药用瓶(通常也指定为小瓶)在玻璃体的质量方面以及特别是还在残留物的游离度方面必须满足高要求。药用小瓶通常由硼硅酸盐玻璃制成。在硼硅酸盐玻璃在常规成形温度、通常是约1100℃至1200℃下的成形期间，取决于温度和加热时间，可产生特别是氧化硼或钠的形式的蒸发损失，其不利地影响药用小瓶的质量以及也可能会导致玻璃小瓶内表面上的沉淀，其也是不利的。根据本发明的底部成形的这些问题可以部分避免或至少减少。也总计简化了处理过程。

根据本发明的药用小瓶的底部成形，其如下进行：

在开始时，玻璃管16在其外端部30处由燃烧器18加热，使得玻璃端部被调节到约10³至10⁵、优选约10⁴dPa·s的粘度。根据玻璃的类型，该温度T₄为约1100-1200℃。现在，转速从最初的例如600rpm减小到例如约50至100rpm。

在玻璃管16连续加热和缓慢旋转期间，现在可以将配置为成型辊的成型体36相对于玻璃管16的端部推进，如图2a中由箭头38所示的。玻璃管的端部通过成型体36朝旋转轴32变形，如图2b所示。在玻璃管16的端部30'处产生了锥体。在玻璃管16的进一步缓慢旋转和进一步加热期间，成型体36朝着旋转轴32的方向上进一步推进，如图2c所示。最后借助于表面张力，玻璃管16的端部闭合，使得产生了封闭底部40，如图2d中所示。成型体36现在可以缩回。

现在，底部40可以通过转速的进一步变化、通常通过增加转速而均匀地形成。在较高转速下离心力增加，使得更多的材料被推动到外部，而在较低转速下更多的材料堆积在中心。以这种方式，通过适当地调节转速，可以在均匀的材料厚度的情况下产生底部的扁平成形。

图3a和3b中示出了根据本发明的方法的另一变型。

这里成形了所谓的旁通管(bypass)。其构造为在玻璃管的端部或中间的延伸。这样的旁通管是必要的，例如当两种不同的物质应当最初相互分离地储存而此后应当混合使用。这里旁通管用作适当设计的注射器的混合空间。

为了产生这样的旁通管，最初借助于燃烧器18将玻璃管的端部加热至其软化温度，使得继而确保例如约10⁴dPa·s的粘度。现在，将最初600rpm的转速瞬时提高到例如5000rpm，其中例如可以在一分钟内或甚至更快地进行。通过转速的快速增加，离心力急剧增加，使得在软化区域中产生了对称的拱形结构，使得以这种方式在其外端部形成旁通管52。

在所需的旁通管成形之后，关闭加热并且转速再次减小到零。

图4中示意性示出了根据本发明的用于玻璃成形的装置的另一变型并总计以标号10”表示。夹头14设置在轴46的外端，其通过优选配置为磁力轴承的两个轴承42、44可调节地保持在轴向方向上。在其端部的轴46通过马达50借助于齿轮48来驱动。通过夹头14和接纳在其中的玻璃体16的轴向调节的可行性，后者结合赋予的加热装置18”可以以特定的方式被局部处理，所述加热装置例如可以配置为激光器，其中，作为参数，除了借助于激光器的加热，玻璃体16的各轴向位置和其转速都包括在内。

总之，在以这种方式，尤其改进了在玻璃体16的成形过程中变形的可行性。

Claims (14)

1.一种用于成形玻璃体(16)、特别是药用小瓶的装置，其包括：用于接纳所述玻璃体(16)的夹头(14)和用于旋转地驱动所述夹头(14)的旋转驱动器(12)，包括用于加热所述玻璃体(16)的至少一个热源(18)，以及还包括耦合到所述旋转驱动器上、使得所述夹头(14)可以以变化的转速进行驱动的控制器(20)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，可以将转速调整至大于600rpm、优选至少1000rpm、特别优选至少2000rpm、最优选至少10000rpm的值。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，提供所述至少一个热源(18)，其设置为优选从外部至少部分地围绕所述玻璃体(16)的燃烧器、激光器、热风喷嘴、电阻加热式气体加热器或红外辐射器。

4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其还包括一种成型体(36)，其可以相对于旋转驱动的玻璃体(16)推进，以协助底部成形，其中，以低于300rpm的降低转速驱动所述玻璃体(16)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其还包括多个处理站(10、10')，其分别包括用于接纳所述玻璃体(16)的夹头(14、14')，其中所述玻璃体(16)可以在所选择的处理站(10、10')之间传送，并且其中各处理站(10、10')中的每一个在转速方面可以分别控制。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，为了在所选择的处理站(10、10')之间传送所述玻璃体(16)，所述夹头(14、14')可以停止，以允许所述玻璃体(16)在静止状态下的传送。

7.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述热源(18)配置用于选择性地加热所述玻璃体(16)，以及其中所述夹头(14)可以相对于所述热源(18”)在轴向方向上定位。

8.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，磁性轴承(42、44)设置用于所述夹头(14)的支承。

9.一种成形玻璃体(16)、特别是药用小瓶、特别是由硼硅酸盐玻璃制成的药用小瓶的方法，其中所述玻璃体(16)被旋转地驱动，至少局部地加热至软化温度、优选加热高达至粘度在10³至10⁵dPa·s的范围内，以及成形，而加热和/或成形过程中的转速是变化的。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对于玻璃小瓶的底部成形，在开始旋转地驱动并加热所述玻璃管(16)，随后成型体(36)在小于300rpm、优选小于100rmp的降低转速的所述玻璃管(16)的一端处从外部推进，直到玻璃底部(16)闭合并成形底部(40)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在底部(40)成形之后，改变转速、特别是增加转速，直到在底部区域中获得均匀的材料厚度。

12.根据权利要求11所述的方法，其用于成形旁通管(52)，其特征在于，将所述玻璃管(16)表面的部分区域局部地加热到约10³至10⁵dPa·s的范围内的粘度，同时处于停止状态，或在小于100rpm、优选小于50rpm的转速下，并且随后转速被加速，直到在加热区域中产生到对称的向外拱形结构，从而产生旁通管。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，从玻璃的加热区域中的粘度为约10³至10⁵dPa·s、优选约10⁴dPa·s开始，转速升高至至少1000rpm，优选大于2000rpm，特别优选大于5000rpm，用于成型旁通管(52)。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，转速的加速为至少200rpm²、优选至少500rpm²、特别优选至少1000rpm²。