DE10139298C1

DE10139298C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer bevorstehenden Grenzflächenhaftung zwischen einem zu formenden Glaskörper und einem formgebenden Werkzeug

Info

Publication number: DE10139298C1
Application number: DE2001139298
Authority: DE
Inventors: Ulrike Stoehr; Olaf Clausen; Daniela Seiler; Sylvia Biedenbender; Gernot Roeth
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2003-01-23
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: WO2003014037A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Erkennung einer bevorstehenden Grenzflächenhaftung während eines Formgebungsprozesses zwischen einem zu formenden Glaskörper (3) und mindestens zwei elektrisch leitenden, beidseitig des Glaskörpers (3) angeordneten Werkzeugen (2a, 2b) in einem Temperaturbereich, in dem der Glaskörper (3) verformbar ist, beschrieben, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. DOLLAR A In dem Formgebungsprozeß von Glaskörpern (3) kommt es häufig zu Produktionsausfall aufgrund einer Grenzflächenhaftung zwischen Glaskörper (3) und Werkzeug (2a, 2b), der zunächst unerkannt bleibt und erst nach aufwendiger Suche nach dem schadhaften Werkzeug fortgesetzt werden kann. In der Zwischenzeit werden mit dem schadhaften Werkzeug weiterhin fehlerhafte Glaskörper produziert. Die Erfindung ermöglicht es nunmehr, daß eine bevorstehende Grenzflächenhaftung bereits vor der Produktion eines schadhaften Glaskörpers (3) erkennbar wird. Hierzu wird zwischen den Werkzeugen (2a, 2b) mindestens ein EMK-Wert gemessen und aus dem Verlauf des EMK-Wertes während des Formgebungsprozesses auf eine bevorstehende Grenzflächenhaftung geschlossen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer bevorstehenden Grenzflächenhaftung während eines Formgebungsprozesses zwischen einem zu formenden Glaskörper und mindestens zwei elektrisch leitenden, beidseitig des Glaskörpers angeordneten Werkzeugen in einem Temperaturbereich, in dem der Glaskörper verformbar ist. Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.

Bei der industriellen Fertigung von Glaskörpern ist es schwierig, den Werkzeugzustand im laufenden Produktionsprozeß zu überwachen, so daß häufig ein rechtzeitiges Auswechseln der Werkzeuge versäumt wird. Hierdurch kommt es zu einer hohen Ausschußrate von fehlerhaften Glaskörpern, da eine Qualitätskontrolle in der Regel erst zeitverzögert am Ende des Kühlbandes durchgeführt und defekte Glaskörper ausgesondert werden. In der Zwischenzeit werden jedoch eine Vielzahl weiterer defekter Glaskörper mit dem auszuwechselnden Werkzeug produziert. Eine häufige Ursache für die Produktion fehlerhafter Glaskörper stellt die Grenzflächenhaftung zwischen dem Werkzeug und dem zu formenden Glaskörper dar. Eine weitere Schwierigkeit besteht bei der großtechnischen Serienfertigung von Glaskörpern mit mehreren parallel arbeitenden Werkzeugen darin, den am Glaskörper festgestellten Fehler dem entsprechenden Werkzeug zuzuordnen.

Einen druckschriftlichen Stand der Technik offenbart die GB 2 234 970 A, in der ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Glasspitzen während der Herstellung von hohlen Glaskörpern offenbart wird. Hierzu wird beispielsweise ein elektrisches Signal zwischen einer Preßform und einem Druckkolben der Formvorrichtung emittiert, das emittierte Signal empfangen und Abweichungen in dem empfangenen Signal (Soll-Wert) zu dem emittierten Signal (Ist-Wert) detektiert. Aufgrund der Abweichungen des Soll-Wertes zum Ist-Wert, kann auf das Vorhandensein einer Glasspitze geschlossen werden. Der wesentliche Nachteil des bekannten Verfahrens bzw. der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß eine Grenzflächenhaftung nach deren Eintritt erkennbar ist.

Folglich ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem eine bevorstehende Grenzflächenhaftung bereits vor Eintritt der ersten Grenzflächenhaftung unmittelbar an dem betroffenen Werkzeug erkannt werden kann.

Eine weitere Teilaufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, bei dem zwischen den Werkzeugen mindestens ein EMK-Wert gemessen und aus dem Verlauf des EMK-Wertes während des Formgebungsprozesses auf eine bevorstehende Grenzflächenhaftung geschlossen wird. Die EMK-Werte weisen einen charakteristischen Verlauf in Abhängigkeit der Kontaktzeit der Werkzeuge mit dem Glaskörper auf. Zu Beginn der Kontaktzeit steigt die EMK zunächst an und bleibt bei Bedingungen unterhalb der Grenzflächenhaftung ungefähr auf gleichem Niveau. Steht dagegen eine Grenzflächenhaftung bevor, fallen die EMK-Werte im Laufe der Kontaktzeit ab, und zwar umso steiler desto näher sich die Prozeßbedingungen an eine Grenzflächenhaftung des Glaskörpers an den Werkzeugen verändern. Ein wesentliches Kriterium ist hierbei, daß der Abfall der EMK bereits vor dem Erreichen der Grenzflächenhaftung einsetzt.

Das neue Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung der am Formgebungsprozeß beteiligten Werkzeuge im laufenden Betrieb und ermöglicht eine Erkennung des verschlissenen Werkzeugs noch bevor schadhafte Glaskörper produziert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei Anwendung des Verfahrens das betroffene Werkzeug unmittelbar erkannt wird und es daher nicht mehr notwendig ist, präventiv alle Werkzeuge parallellaufender Fertigungsstraßen zu erneuern.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vor Eintreten der Grenzflächenhaftung ein Überschreiten eines vorgebbaren Sollwertes der EMK erkannt.

Vorzugsweise kann als Sollwert eine vorher ermittelte Eichkurve eingesetzt werden. Dieses hat den Vorteil, daß zunächst für eine Vielzahl von variablen Prozeßparametern unterschiedliche Eichkurven ermittelt werden und entsprechend der jeweilige Ist-Prozeßparameter die nächstliegende Eichkurve zur Anwendung kommt, so daß der Sollwert periodisch verändert und an die tatsächlichen Bedingungen angepaßt wird.

Bei einer günstigen Ausführungsform wird die vorher ermittelte Eichkurve durch Auftragen einer EMK-Differenz über den jeweiligen unterschiedlichen Formgebungstemperaturen erstellt. Die Formgebungstemperaturen stellen einen wichtigen Einflußparameter hinsichtlich der Grenzflächenhaftung des Glaskörpers dar und lassen sich mit vergleichsweise geringem Aufwand meßtechnisch erfassen. Um nicht die gesamten Kurvenverläufe der EMK- Werte jedes einzelnen Formgebungsprozesses miteinander vergleichen zu müssen, werden jeweils zu zwei Zeitpunkten die EMK-Werte bestimmt und die Differenz zwischen beiden berechnet.

Vorteilhafterweise wird bei unterschiedlichen Formgebungstemperaturen die EMK-Differenz durch Subtraktion des EMK-Wertes kurz vor Ende des Formgebungsprozesses von dem EMK-Wert zu Beginn des Formgebungsprozesses berechnet. Bei dieser Vorgehensweise werden die Bedingungen zu Beginn und am Ende des Prozeßverlaufes berücksichtigt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die vorher ermittelte Eichkurve jeweils für verschiedene Fertigungsbedingungen erstellt. Hierbei können zusätzlich zu dem Einflußparameter Formgebungstemperatur noch weitere prozeßrelevante Einflußparameter in Form einer weiteren Eichkurve Berücksichtigung finden und der Sollwert hinsichtlich der tatsächlich vorherrschenden Prozeßbedingungen weiter präzisiert werden.

Günstigerweise wird der EMK-Wert während des Formgebungsprozesses in einem zeitlichen Abstand von 10 bis 250 ms gemessen. Der EMK-Wert wird aus Werten bestimmt, die am Anfang des Formgebungsprozesses und an dessen Ende gemessen werden, wobei der Formgebungsprozeß von unter 1 s bis über eine Minute dauern kann. Die einzelnen EMK-Werte können demnach in zeitlichen Abständen von 10 bis 250 ms aufgenommen werden.

Die Teilaufgabe wird mit einer Vorrichtung mit beidseitig eines zu formenden Glaskörpers angeordneten und daran anliegenden, elektrisch leitenden Werkzeugen gelöst, wobei die Werkzeuge über jeweils ein Anschlußkabel mit einem Voltmeter verbunden sind und das Voltmeter mit einem Computer verbunden ist. Das Voltmeter mißt kontinuierlich während des Produktionsprozesses die elektromotorische Kraft und stellt an seinem Ausgang den Meßwert in digitalisierter Form einem an den Voltmeter angeschlossenem Computer zur Verfügung. Der Computer legt die während des jeweiligen Formgebungsprozesses aufgenommenen EMK-Meßwerte in einer Datei ab und vergleicht, ob der vorgegebene Sollwert verlassen wird.

Vorteilhafterweise ist der Computer mit einer Anzeigevorrichtung verbunden. Dieses kann beispielsweise mit einem an den Computer angeschlossenen Monitor zur Visualisierung in einem Leitstand der Anlage oder auch einer akustischen Warneinrichtung realisiert werden.

In einer besonderen Ausführungsform für drehende Werkzeuge ist die elektrische Verbindung zu dem drehenden Werkzeug mittels Schleifkontakten hergestellt. Hierdurch wird eine unanfällige, verschleißarme elektrische Verbindung, beispielsweise zwischen einer sich drehenden Walze und dem stehenden Teil des Werkzeuges möglich.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen die

Fig. 1 ein Diagramm mit EMK-Werten bei unterschiedlichen Formgebungstemperaturen über der Zeit;

Fig. 2 einen Kurvenverlauf der EMK-Differenzen über der Temperatur;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Fig. 1 zeigt eine Kurvenschar von EMK-Werten unterschiedlicher Formgebungstemperaturen über der Zeit. Hierbei stellen die durchgezogenen Linien im Temperaturbereich von 586°C bis 640°C keine Gefahr der Grenzflächenhaftung dar. In den ersten Sekunden des Fertigungsprozesses steigt die EMK zunächst an und bleibt nach ca. 5 s auf einem annähernd konstanten Niveau stehen.

Die in dem Diagramm als Punktlinie dargestellten Kurvenverläufe in einem Temperaturbereich von 670°C bis 720°C zeigen den Zustand der Grenzflächenhaftung zwischen Werkzeug und zu bearbeitendem Glaskörper. Charakteristisch hierfür ist der zunächst steile Anstieg der EMK zu Beginn des Formgebungsprozesses, der sein Maximum nach ca. 2 s erreicht und das nachfolgende, zunächst steile Sinken der EMK über die verbleibende Prozeßzeit.

Zwischen den beiden diskutierten Extremfällen ist in der Fig. 1 beispielhaft ein Grenzbereich mit gestrichelten Linien bei einer Formgebungstemperatur von 650°C bzw. 660°C eingezeichnet. Der Kurvenverlauf zeigt in den ersten Sekunden, vergleichbar mit den Kurven ohne Grenzflächenhaftung, ein Ansteigen der EMK. Nach Erreichen eines Maximalwertes beginnt die EMK jedoch wieder zu sinken. In dem Temperaturbereich um 650°C bzw. 660°C befindet sich der Glaskörper unmittelbar vor einer Grenzflächenhaftung mit den Werkzeugen; in der betrieblichen Praxis würde ein Werkzeugwechsel notwendig werden.

In Fig. 2 sind die in Fig. 1 dargestellten EMK-Werte ab einer Formgebungstemperatur von 630°C als EMK-Differenzen über der Formgebungstemperatur aufgetragen. Die EMK-Differenzen werden durch Subtraktion des EMK-Wertes kurz vor Ende des Formgebungsprozesses von dem EMK-Wert zu Beginn des Formgebungsprozesses berechnet. Hieraus ergibt sich für die in Fig. 2 dargestellte Kurve jeweils ein Stützpunkt aus der jeweiligen Formgebungstemperatur. Auffällig ist hierbei der zur Temperaturachse asymptotisch zulaufende Kurvenverlauf der EMK-Differenz. Im dargestellten Beispiel liegt die Temperatur der einsetzenden Grenzflächenhaftung bei ca. 670°C. Bei einem Unterschreiten der EMK- Differenz von -0,04 mV sollte bei der Fertigung ein Werkzeugwechsel durchgeführt werden.

Die Fig. 3 zeigt schematisch das Zusammenwirken einzelner Komponenten bei dem Formgebungsprozeß. Zwischen dem oberen formgebenden Werkzeug 2a und dem unteren formgebenden Werkzeug 2b befindet sich der zu formende Glaskörper 4. Ausgehend von den zusammenwirkenden Werkzeugen 2a, 2b verlaufen die Anschlußkabel 3 zu einem Voltmeter 1. Die Meßwerte des Voltmeters 1 werden über ein zweites Anschlußkabel 7 zu einem Computer 5 übertragen und dort verarbeitet. Zur Darstellung der Meßwerte bzw. Warnung im Falle einer Überschreitung des Sollwertes und somit eine Grenzflächenhaftung des Glaskörpers an dem Werkzeug ist der Computer über ein Anschlußkabel 8 an der Anzeigevorrichtung 6 angeschlossen.

Bezugszeichen

1

Voltmeter

2

a oberes formgebendes Werkzeug

2

b unteres formgebendes Werkzeug

3

Anschlußkabel Voltmeter

4

zu formender Glaskörper

5

Computer

6

Anzeigevorrichtung

7

Anschlußkabel Computer

8

Anschlußkabel Anzeigevorrichtung

Claims

1. Verfahren zur Erkennung einer bevorstehenden Grenzflächenhaftung während eines Formgebungsprozesses zwischen einem zu formenden Glaskörper (4) und mindestens zwei elektrisch leitenden, beidseitig des Glaskörpers angeordneten Werkzeugen (2a, 2b) in einem Temperaturbereich, in dem der Glaskörper (4) verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Werkzeugen (2a, 2b) mindestens ein EMK-Wert gemessen und aus dem Verlauf des EMK-Wertes während des Formgebungsprozesses auf eine bevorstehende Grenzflächenhaftung geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Eintreten der Grenzflächenhaftung ein Verlassen eines vorgebbaren Sollwertes der EMK erkannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwert eine vorher ermittelte Eichkurve eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorher ermittelte Eichkurve durch Auftragen einer EMK-Differenz über den jeweiligen unterschiedlichen Formgebungstemperaturen erstellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlichen Formgebungstemperaturen die EMK-Differenz durch Subtraktion des EMK-Wertes kurz vor Ende des Formgebungsprozesses von dem EMK-Wert zu Beginn des Formgebungsprozesses berechnet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorher ermittelte Eichkurve jeweils für verschiedene Fertigungsbedingungen erstellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der EMK-Wert während eines Formgebungsprozesses in einem zeitlichen Abstand von 10-250 ms gemessen wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7, mit beidseitig eines zu formenden Glaskörpers (4) angeordneten und daran anliegenden elektrisch leitenden Werkzeugen (2a, 2b), in einem Temperaturbereich, in dem der Glaskörper (4) verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Werkzeuge (2a, 2b) über jeweils ein Anschlußkabel (3) mit einem Voltmeter (1) verbunden sind, und
- das Voltmeter (1) mit einem Computer (5) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer (5) mit einer Anzeigevorrichtung (6) verbunden ist.

10. Vorrichtung für drehende Werkzeuge (2a, 2b) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zu dem drehenden Werkzeug (2a, 2b) mittels Schleifkontakten hergestellt ist.