DE102008022259A1 - Apparatus and method for processing glass components - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Glaskomponenten mit einer Haltevorrichtung (50) zum Halten zumindest einer zu verarbeitenden Glaskomponente (10, 20), einer Strahlungsleitvorrichtung (30) zum Leiten von Strahlungsenergie in zumindest einen Bereich der zu verarbeitenden Glaskomponente (10, 20), einer Lagervorrichtung, in der die Strahlungsleitvorrichtung (30) um eine Achse drehbar gelagert ist, und einer Antriebseinrichtung zum Rotieren der Strahlungsleitvorrichtung (30) um eine Achse mit einer Drehzahl (n3). Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verarbeitung von Glaskomponenten mit den folgenden Schritten: Rotieren zumindest einer Glaskomponente (10, 20) mit einer Drehzahl (n1) und Leiten von Strahlungsenergie in zumindest einen Bereich der Glaskomponente (10, 20) mit einer Strahlungsleitvorrichtung (30), wobei die Strahlungsenergie entlang der Rotationsachse der rotierenden Glaskomponente (10, 20) in einen von der Glaskomponente (10, 20) eingeschlossenen Bereich eingeführt wird und nach außen umgelenkt wird.The invention relates to a device for processing glass components with a holding device (50) for holding at least one glass component (10, 20) to be processed, a radiation guiding device (30) for directing radiant energy into at least one region of the glass component (10, 20) to be processed. a bearing device in which the Strahlungsleitvorrichtung (30) is rotatably mounted about an axis, and a drive means for rotating the Strahlungsleitvorrichtung (30) about an axis at a rotational speed (n3). The invention also relates to a method for processing glass components comprising the following steps: rotating at least one glass component (10, 20) at a rotational speed (n1) and directing radiant energy into at least one region of the glass component (10, 20) with a radiation guiding device (30 ), wherein the radiant energy is introduced along the axis of rotation of the rotating glass component (10, 20) into an area enclosed by the glass component (10, 20) and deflected outwards.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Glaskomponenten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a device for processing glass components according to the generic term of claim 1.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist der Begriff ”Verarbeiten” so zu verstehen, dass ”Verarbeiten” ”Trennen”, ”Umformen” bzw. ”Fügen” (beispielsweise Verschmelzen von Teilen oder Aufheizen und Abwärmen von Bereichen) von Glas umfasst.in the Within the scope of the present disclosure, the term "processing" is thus to be understood understand that "processing" means "separating", "reshaping" or "joining" (for example Melting of parts or heating and heating of areas) of glass includes.
Dem Fachmann sind Verfahren zur Verschmelzung von Glasrohteilen bekannt.the Persons skilled in the art are familiar with methods for fusing glass raw parts.
Bei den bekannten Verfahren muss beim Fügen das Glasrohteil grundsätzlich rotieren, damit durch die entstehenden Fliehkräfte ein Zusammenfallen des weichen Glases nach innen während des Schmelzvorgangs verhindert wird.at the known method must basically rotate the glass blank during joining, thus by the resulting centrifugal forces collapse of the soft glass inside the melting process is prevented.
Bei den bekannten Verfahren werden somit die zu fügenden Glasrohteile in einer Gleichlaufmaschine eingespannt und mit einer Schmelznaht verbunden. Die zum Schmelzen erforderliche Energie wird in der Regel mit einem Brenner eingebracht.at The known methods are thus the glass raw parts to be joined in one Clamping machine clamped and connected with a fusion seam. The energy required for melting is usually with a Burner introduced.
Bei Glasrohteilen mit kleineren und mittleren Nennweiten wird der Brenner mit Erdgas und Sauerstoff betrieben. Bei Glasrohteilen mit großen Nennweiten wird der Brenner mit Erdgas bzw. Sauerstoff und Wasserstoff betrieben. Bei Glasrohteilen mit mittleren Nennweiten kann das Erdgas-Sauerstoff-Gemisch auch mit Hochfrequenz kombiniert werden.at Small and medium-sized glass raw parts become the burner operated with natural gas and oxygen. For glass raw parts with large nominal widths the burner is operated with natural gas or oxygen and hydrogen. For medium-sized glass raw parts, the natural gas-oxygen mixture can also be combined with high frequency.
Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass sie nur für Glasrohteile bis zu einer bestimmten maximalen Nennweite geeignet sind, weil die Glasrohteile nur mit einer bestimmten maximalen Drehzahl rotiert werden können und ein gleichmäßiges Erhitzen bei großen Nennweiten eine Rotation mit einer höheren als dieser maximalen Drehzahl erfordert.The known methods have the disadvantage that they only for Glasrohteile are suitable up to a certain maximum nominal diameter, because the Glass raw parts only rotated at a certain maximum speed can be and a uniform heating at big Nominal widths a rotation with a higher than this maximum Speed requires.
Die bisherigen industriell eingesetzten Verfahren haben die folgenden Nachteile:
- – schlechte Energieausnutzung durch offene Flamme
- – hierdurch lange bis sehr lange Prozesszeit erforderlich
- – erhöhtes Bruchrisiko durch nicht exakt reproduzierbare Auf- und Abwärmphase
- – mittlere hohe Hitzebelastung für Mensch, Maschine und Umwelt
- – Gesundheitsbelastungen durch UV-/IR-Strahlungen
- – Qualitätseinbußen durch Bildung einer ”Wasserhaut” durch Kondensation, wodurch ein erhöhtes Bruchrisiko entsteht
- – Qualitätseinbußen in der Schmelznaht durch ungleichmäßige Wärmeeinbringung im Glas
- – hohe thermische Spannungen im Glas durch die Wärmeeinwirkung
- – Verschleiß an Maschine, Vorrichtungen und Brennern durch die hohe und lange Hitzebelastung und mechanische Belastung durch Strömungsgeschwindigkeit der Gase
- – Verunreinigungen in der Schmelznaht durch Metallabtrag aus Leitung und Brenner
- – Energieeintrag mittels Hochfrequenz-Verschmelzung auf Grund des schlechter werdenden Energienutzungsgrades bislang nur für kleine bis mittlere Wandstärken geeignet
- - poor energy utilization by open flame
- - This requires a long to very long process time
- - Increased risk of breakage due to not exactly reproducible warm up and down phase
- - medium high heat load for man, machine and environment
- - Health impact from UV / IR radiation
- - Quality loss due to formation of a "water skin" due to condensation, which results in an increased risk of breakage
- - Quality loss in the weld due to uneven heat input in the glass
- - high thermal stresses in the glass due to the effect of heat
- - Wear on the machine, devices and burners due to the high and long heat load and mechanical stress due to the flow velocity of the gases
- - Impurities in the weld by metal removal from pipe and burner
- - Energy input by means of high-frequency fusion due to the deteriorating energy efficiency so far only suitable for small to medium wall thicknesses
Im Rahmen von reinen Forschungsprojekten wurden Gläser aus Borosilokatglas 3.3 und AR-Glas mit Nennweiten von bis zu 70 mm mittels eines CO2 Lasers verschmolzen. Hierbei wurde zur Verschmelzung der Laserstrahl von außen auf die Glasoberfläche geleitet. Der Laserstrahl war stationär auf einen Punkt ausgerichtet. Das zu verarbeitende Glasteil rotierte entsprechend schnell, um den gleichmäßigen Wärmeeintrag im Glas zu erreichen.in the The scope of pure research projects was borosilicate glass 3.3 and AR glass with nominal widths of up to 70 mm using a CO2 laser merged. In this case, the laser beam was used to merge Outside on the glass surface directed. The laser beam was stationarily aligned to a point. The glass part to be processed rotated correspondingly fast to the uniform heat input to reach in the glass.
Bei der Verschmelzung von Glasrohteilen mit größerer Durchmessern (und somit auch größeren Wandstärken) reicht die relativ langsame Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Glaskörper (beispielsweise werden Glasrohteilen mit einer Nennweite von 1000 mm mit maximalen Drehzahlen von ungefähr 20 Umdrehungen/Minute verarbeitet) nicht mehr aus, um bei einem feststehenden Laserstrahl den erforderlichen gleichmäßigen Wärmeeintrag in die Glaskörper zu erreichen.at the fusion of glass raw materials with larger diameters (and thus also larger wall thicknesses) ranges the relatively slow peripheral speed of the rotating glass body (for example are glass raw parts with a nominal width of 1000 mm with maximum Speeds of about 20 revolutions / minute) no longer off to one at stationary laser beam the required uniform heat input in the vitreous body to reach.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Verarbeitung von Glaskomponenten mit großen Nennweiten und Wandstärken anzugeben.Of the The invention is therefore based on the object, a device or a method for processing large diameter glass components and wall thicknesses specify.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Vorrichtung bzw. einem Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The The object of the invention is a device or a method with the characteristics of the independent claims solved. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird die Strahlungsleitvorrichtung mit einer hohen Drehzahl in Rotation versetzt, und die Strahlungsenergie seitlich herausgeführt. Das hat den Vorteil, dass in die gleichen Bereiche der zu verarbeitenden Glaskomponente mit einer hohen Frequenz ohne große Pausen Energie eingebracht wird, wodurch ein gleichmäßiges Erwärmen sichergestellt wird.According to the invention Strahlungsleitvorrichtung set at a high speed in rotation, and the radiation energy led out laterally. This has the advantage that in the same areas of the glass component to be processed with a high frequency without big ones Breaks energy is introduced, ensuring uniform heating becomes.
Gemäß einer bevorzugsten Ausführung ist die Strahlungsleitvorrichtung innerhalb der zu verarbeitenden Glaskomponente angeordnet und die Strahlungeenergie wird nach außen umgelenkt. Gemäß einer alternativen Ausführung wäre es auch denkbar, dass die Strahlungsleitvorrichtung außerhalb der zu verarbeitenden Glaskomponente angeordnet ist, und die Strahlungenergie nach innen umgelenkt wird.According to a preferred embodiment, the Strahlungsleitvorrichtung is disposed within the glass component to be processed and the Strahlungeenergie is deflected to the outside. It would also be according to an alternative embodiment conceivable that the Strahlungsleitvorrichtung is disposed outside of the glass component to be processed, and the radiation energy is deflected inwards.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Strahlungsleitvorrichtung einseitig gelagert. Gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung ist es auch denkbar, die Strahlungsleitvorrichtung beidseitig zu lagern.According to one preferred embodiment the radiation guide is mounted on one side. According to one alternative version According to the invention it is also conceivable to use the radiation guiding device store on both sides.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung wird Strahlungsenergie (beispielsweise ein Laserstrahl) zum Verschmelzen von Glaskomponenten mit größerer Glaswandstärken bzw. Nennweiten seitlich in die rotierenden Glaskomponenten eingeführt.According to one execution The invention is radiant energy (for example, a laser beam) for Melting of glass components with larger glass wall thicknesses or Nominal diameters introduced laterally into the rotating glass components.
Dabei kann das Leitrohr der Strahlungsenergie (des Laserstrahls) mit seiner integrierten Strahlumlenkeinrichtung (beispielsweise mit einem Spiegelumlenksystem) mit einer sehr hohen Geschwindigkeit rotieren (beispielsweise mit einer Drehzahl in der Größenordnung von 1000 Umdrehungen/Minute), um den erforderlichen Wärmeeintrag in die Glaskörper schnell und gleichmäßig zu erzeugen.there can the guide tube of the radiation energy (the laser beam) with his integrated beam deflection device (for example with a mirror deflection system) rotate at a very high speed (for example with a speed of the order of magnitude of 1000 revolutions / minute) to the required heat input in the vitreous body to produce quickly and evenly.
Die erfindungsgemäß zu verarbeitenden Glaskomponenten bzw. Glasrohteile sind insbesondere Rohglaskomponenten, vorzugsweise aus Quarzglas oder Borosilikatglas, insbesondere vorzugsweise Borosilikatglas 3.3 von DN15 bis DN1000.The Glass components to be processed according to the invention or glass raw materials are in particular raw glass components, preferably of quartz glass or borosilicate glass, in particular preferably borosilicate glass 3.3 from DN15 to DN1000.
Die erfindungsgemäß zu verarbeitenden Glaskomponenten bzw. Glasrohteile weisen typischerweise Wandstärken im Bereich von ca. 2,2 mm bis ca. 18 mm auf. Es ist klar dass die erfindungsgemäß zu verarbeitenden Glaskomponenten bzw. Rohteile in der Regel größere Wandstärken bei größeren Nennweiten und geringere Wandstärken bei kleineren Nennweiten aufweisen.The Glass components to be processed according to the invention or glass raw materials typically have wall thicknesses in the range of about 2.2 mm to approx. 18 mm. It is clear that the invention to be processed Glass components or blanks usually larger wall thicknesses for larger diameters and lower wall thickness have smaller nominal sizes.
Erfindungsgemäß sind auch Wandstärken außerhalb des bevorzugten Bereichs möglich.Also according to the invention Wall thickness outside of the preferred range possible.
Erfindungsgemäß können Glaskomponenten auch mit sehr großen Nennweiten, beispielsweise Nennweiten in dem Bereich von 150 bis 1500 mm verarbeitet werden. In Abhängigkeit von der Kapazität der verwendeten Haltevorrichtung können auch Glaskomponenten mit größeren Nennweiten verarbeitet werden.According to the invention, glass components also with very big ones Nominal diameters, for example nominal diameters in the range of 150 to 1500 mm are processed. Depending on the capacity of the used Holding device can also glass components with larger nominal widths are processed.
Die untere Grenze der Nennweite hängt von der Art der eingesetzten Vorrichtung zur Verarbeitung von Glaskomponenten ab. Bei Ausführungen mit einer innerhalb zumindest einer Glaskomponente angeordneten Lichtleitvorrichtung muss die Nennweite zumindest geringfügig größer als der Außendurchmesser der Lichtleitvorrichtung sein.The lower limit of the nominal diameter depends on the type of apparatus used for processing glass components from. For versions with a disposed within at least one glass component Lichtleitvorrichtung must be at least slightly larger than the nominal diameter the outside diameter be the light-guiding device.
Die obere Grenze der Nennweite hängt von der Größe der bei der eingesetzten Vorrichtung zur Verarbeitung von Glaskomponenten vorhandenen Haltevorrichtung und deren Einspanneinrichtung für die zu verarbeitenden Glaskomponenten bzw. Glasrohteile ab.The upper limit of the nominal diameter depends on the size of the case the apparatus used for the processing of glass components existing holding device and its clamping device for the processing glass components or Glasrohteile from.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Glaskomponenten eine Haltevorrichtung zum Halten zumindest einer zu verarbeitenden Glaskomponente, eine Strahlungsleitvorrichtung zum Leiten von Strahlungsenergie in zumindest einen Bereich der zu verarbeitenden Glaskomponente, eine Lagervorrichtung, in der die Strahlungsleitvorrichtung um eine Achse drehbar gelagert ist, und eine Antriebseinrichtung zum Rotieren der Strahlungsleitvorrichtung um eine Achse mit einer Drehzahl (n3).According to one execution The invention comprises a device for processing glass components a holding device for holding at least one to be processed Glass component, a Strahlungsleitvorrichtung for conducting radiant energy in at least a portion of the glass component to be processed, a storage device in which the Strahlungsleitvorrichtung about an axis is rotatably supported, and a drive means for rotating the Strahlungsleitvorrichtung about an axis at a speed (n3).
Erfindungsgemäß kann die Strahlungsleitvorrichtung derart angeordnet und ausgebildet sein, dass die Strahlungsenergie zu der zu verarbeitenden Glaskomponente von einem Bereich innerhalb der Glaskomponente geleitet wird.According to the invention, the Strahlungsleitvorrichtung be arranged and designed such that the radiant energy to the glass component of a region within the glass component is passed.
Bei der Verarbeitung einer Glaskomponente kann diese beispielsweise auf einer Seite gelagert sein und die Strahlungsleitvorrichtung auf einer gegenüberliegenden Seite. Bei der Verarbeitung von zwei Glaskomponenten können diese beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten gelagert sein und die Strahlungsleitvorrichtung kann auf einer der beiden Seiten oder auf beiden Seiten vorzugsweise konzentrisch dazu gelagert sein.at the processing of a glass component, this example be stored on one side and the Strahlungsleitvorrichtung on an opposite Page. When processing two glass components, these can for example, on opposite Be stored on the sides and the radiation guide can on one of the two sides or preferably concentric on both sides to be stored.
Erfindungsgemäß kann die Haltevorrichtung eine Einspanneinrichtung zum Einspannen der zu verarbeitenden Glaskomponente und eine Antriebseinrichtung zum Rotieren der Glaskomponente um eine Achse mit einer Drehzahl (n1) aufweisen.According to the invention, the Holding device a clamping device for clamping the processed Glass component and a drive device for rotating the glass component around an axis at a speed (n1).
Erfindungsgemäß kann die Haltevorrichtung eine weitere Einspanneinrichtung zum Einspannen einer weiteren zu verarbeitenden Glaskomponente und eine Antriebseinrichtung zum Rotieren der weiteren Glaskomponente um eine Achse mit einer Drehzahl (n2) aufweisen.According to the invention, the Holding device a further clamping device for clamping a another glass component to be processed and a drive device for rotating the further glass component about an axis with a Have speed (n2).
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung eine Gleichlaufmaschine umfassen.According to the invention, the Device comprise a synchronous machine.
Erfindungsgemäß kann die Strahlungsleitvorrichtung ein Leitrohr zum Leiten der Strahlungsenergie (eines Laserstrahls) aufweisen, die (der) in das Leitrohr eingekoppelt wird.According to the invention, the Strahlungsleitvorrichtung a guide tube for conducting the radiation energy (a laser beam), which (the) coupled into the guide tube becomes.
Erfindungsgemäß kann die Strahlungsleitvorrichtung eine Strahlumlenkeinrichtung aufweisen, vorzugsweise mit einem Spiegel, die derart ausgebildet ist, dass die Strahlungsenergie im wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse der Strahlungsleitvorrichtung aus der Strahlungsleitvorrichtung in Richtung des bzw. der zu verarbeitenden Glaskomponenten geleitet wird. Dabei kann die Strahlungsleitvorrichtung eine Verstelleinrichtung zur Verstellung der Strahlumlenkeinrichtung aufweisen.According to the invention, the radiation guiding device can have a beam deflecting device, preferably with a mirror, which is designed in such a way that the radiation energy is substantially directed perpendicular to the axis of rotation of the Strahlungsleitvorrichtung from the Strahlungsleitvorrichtung in the direction of or to be processed glass components. In this case, the radiation guiding device can have an adjusting device for adjusting the beam deflection device.
Die Verstelleinrichtung kann derart ausgelegt und ausgebildet sein, dass sie einerseits eine feste Stellung der Strahlumlenkeinrichtung vorgeben kann. ALternativ oder Zusätzlich kann die Verstelleinrichtung auch einen Antrieb aufweisen, um die Strahlumlenkeinrichtung in eine Bewegung zu versetzen, damit beispielsweise breitere Bereiche der zu bearbeitenden Glaskomponente(n) mit Energie beaufschlagt werden, beispielsweise zum Aufheizen oder Abwärmen breiterer Bereiche. Die Frequenz der Bewegung der Strahlumlenkeinrichtung sollte vorzugsweise wesentlich kleiner als die Drehzahl n3 sein, mit der Strahlungsleitvorrichtung rotiert, kann aber auch in der gleichen Größenordnung liegen oder größer sein.The Adjustment device can be designed and constructed in such a way on the one hand, they have a fixed position of the beam deflection device pretend. Alternatively or additionally, the adjusting device also have a drive to the beam deflecting in to move, for example, wider areas the glass component (s) to be processed are energized, For example, to heat or waste heat wider areas. The Frequency of movement of the beam deflecting device should preferably be much smaller than the rotational speed n3, with the Strahlungsleitvorrichtung rotated, but may also be in the same order or larger.
Erfindungsgemäß kann die Strahlumlenkeinrichtung derart ausgebildet sein, dass der Winkel, um den die Strahlungsenergie durch die Strahlungsumlenkeinrichtung umgelenkt wird, ein- und/oder verstellbar ist. Bei Ausführungen, bei denen die Strahlungsumlenkeinrichtung einen Spiegel aufweist, kann der Spiegel um eine Achse drehbar ein- bzw. verstellbar sein. Das hat den Vorteil, dass die Strahlungsenergie auf den Bereich des bzw. der Glasrohteile ausgerichtet werden kann, die verarbeitet werden sollen. Bei breiteren Bereichen kann eine kontinuierliche Verstellung erfolgen, um eine wiederkehrende Beaufschlagung von Teilbereichen zu erzielen.According to the invention, the Beam deflection device be designed such that the angle, around the radiation energy through the Strahlungsumlenkeinrichtung is deflected, is adjustable and / or. In versions, in which the radiation deflecting device has a mirror, the mirror can be rotatable or adjustable about an axis. This has the advantage of having the radiant energy on the area the or the glass raw parts can be aligned, which processes should be. For wider areas can be a continuous adjustment take place to a recurring admission of subregions to achieve.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung eine Verstelleinrichtung zur Verstellung der Strahlungsleitvorrichtung entlang ihrer Rotationsachse (Richtung X) relativ zu der (den) Glaskomponente(n) aufweisen, wobei die Verstellungseinrichtung vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung aufweist, die derart ausgelegt und ausgebildet ist, dass eine regelmäßige Verstellung der Strahlungsleitvorrichtung zwischen zumindest zwei Stellungen erfolgt, wobei die Frequenz der Verstellung vorzugsweise wesentlich kleiner als die Drehzahl (n3) ist, mit der die Strahlungsleitvorrichtung rotiert und vorzugsweise wesentlich größer als die Drehzahl (n1, n2) ist, mit der die Glaskomponenten) rotiert.According to the invention, the Device an adjusting device for adjusting the Strahlungsleitvorrichtung along its axis of rotation (direction X) relative to the glass component (s) The adjusting device preferably has a control device has, which is designed and constructed such that a regular adjustment the Strahlungsleitvorrichtung between at least two positions takes place, the frequency of the adjustment preferably substantially is less than the rotational speed (n3) with which the Strahlungsleitvorrichtung rotates and preferably substantially larger than the rotational speed (n1, n2) is, with which the glass components) rotates.
Mittels der Verstellvorrichtung kann es erreicht werden, dass die Strahlungsleitvorrichtung Energie in Bereiche bestimmter Breite der Glaskomponenten) einbringen kann, wobei die einzelnen Zonen der Bereiche in regelmäßigen Abständen Strahlungsenergie erhalten, beispielsweise infolge einer hin- und hergehenden Translationsbewegung der Strahlungsleitvorrichtung entlang ihrer Rotationsachse (Richtungen X). Die Frequenz der hin- und hergehenden Translationsbewegung ist aus konstruktiven Gründen vorzugsweise kleiner als die Drehzahl n3, mit der die Strahlungsleitvorrichtung rotiert. Es ist aber auch denkbar, dass die Frequenz der Translationsbewegung in der Größenordnung der Drehzahl n3 ist, mit der die Strahlungsleitvorrichtung rotiert, oder größer ist. Wenn breite Bereiche der Glaskomponente(n) mit Energie beaufschlagt werden sollen, ist darauf zu achten, dass die Relativdrehzahl zwischen der Strahlungsleitvorrichtung und der (den) Glaskomponente(n) (n3 + n1 bzw. n2 oder n3 – n1 bzw. n2) nicht derart gewählt werden, dass Muster erwärmter Zonen entstehen (beispielsweise wenn die Relativdrehzahl genau ein Vielfaches der Frequenz der Translationsbewegung ist. Die gleichen Überlegungen gelten für Ausführungen, bei denen die Strahlumlenkeinrichtung bei der Bearbeitung der Glaskomponete(n) verstellt wird. Auch die Kombination einer Verstellung der Strahlumlenkeinrichtung und das Vorsehen einer Relativbewegung zwischen der Strahlungsleitvorrichtung und der (den) Glaskomponente(n) ist denkbar.through the adjustment, it can be achieved that the Strahlungsleitvorrichtung Energy in areas of certain width of the glass components) bring can, with each zone of the areas at regular intervals radiant energy obtained, for example, as a result of a reciprocating translational movement the Strahlungsleitvorrichtung along its axis of rotation (directions X). The frequency of the reciprocal translational motion is for constructional reasons preferably smaller than the rotational speed n3, with which the Strahlungsleitvorrichtung rotates. However, it is also conceivable that the frequency of the translational movement in the order of magnitude is the rotational speed n3 at which the Strahlungsleitvorrichtung rotates, or is larger. When large areas of the glass component (s) are energized be sure that the relative speed between the Radiation device and the glass component (s) (n3 + n1 or n2 or n3 - n1 or n2) not chosen in this way be that pattern of heated zones arise (for example, when the relative speed is exactly a multiple the frequency of the translational motion. The same considerations apply to designs, in which the beam deflecting device during processing of the glass component (s) is adjusted. The combination of an adjustment of the beam deflecting device and the provision of a relative movement between the Strahlungsleitvorrichtung and the glass component (s) is conceivable.
Andererseits könnte es auch erwünscht sein, absichtlich Energie nur in eine schräg verlaufende Zone einzubringen, beispielsweise bei schrägen Schnittkanten zwischen zwei zu verbindenden Glaskomponenten oder bei einem schräg verlaufenden Verformungsbereich. In diesem Fall könnte Relativdrehzahl genau auf ein Vielfaches der Frequenz der translationsbewegung eingestellt werden oder ihr genau entsprechen.on the other hand could it also desired be intentionally applying energy only in a sloping zone, for example, at oblique edges between two glass components to be joined or at an oblique deformation range. In this case could Relative speed exactly to a multiple of the frequency of the translation movement be set or correspond exactly to it.
Anstelle einer relativen Translationsbewegung zwischen der Strahlungsleitvorrichtung und der (den) Glaskomponente(n) ist es auch denkbar, dass die Strahlumlenkeinrichtung der Strahlungsleitvorrichtung verstellbar ausgebildet ist. Beispielsweise könnte ein Stellung eines Spiegels derart veränderbar sein, dass die Strahlungsrichtung in einem bestimmten Bereich variierbar ist. Die Verstellung der Stellung des Spiegels könnte dann wie oben mit Bezug auf die Relativstellung zwischen der Strahlungsleitvorrichtung und der (den) Glaskomponente(n) beschrieben, erfolgen, derart, dass bestimmte Bereiche oder schräg verlaufende Zonen der zu bearbeitenden Glaskomponente(n) wiederkehrend mit Energie beaufschlagt werden.Instead of a relative translational movement between the Strahlungsleitvorrichtung and the glass component (s), it is also conceivable that the beam deflecting device the radiation guide is adjustable. For example, a Position of a mirror to be changeable such that the radiation direction can be varied within a certain range. The adjustment of the position of the mirror could then as above with respect to the relative position between the Strahlungsleitvorrichtung and the glass component (s), take place such that certain areas or oblique extending zones of the glass component (s) to be processed recurrently be energized.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verarbeitung von Glaskomponenten die folgenden Schritte:
- a) Rotieren zumindest einer Glaskomponente mit einer Drehzahl (n1), und
- b) Leiten von Strahlungsenergie in zumindest einen Bereich der Glaskomponente mit einer Strahlungsleitvorrichtung,
- a) rotating at least one glass component at a speed (n1), and
- b) directing radiation energy into at least a region of the glass component with a radiation guiding device,
Erfindungsgemäß kann die Strahlungsleitvorrichtung mit einer Drehzahl (n3) rotieren.According to the invention, the Rotate radiating device at a speed (n3).
Erfindungsgemäß können die Drehzahlen (n1, n2), mit denen die Glaskomponenten beim Betrieb rotieren, gleich groß sein, wobei die maximalen Drehzahlen (n1, n2) beispielsweise bei Glasrohteilen mit einer Nennweite von 1000 mm ungefähr 20 U/min betragen.According to the invention can Speeds (n1, n2) with which the glass components during operation rotate, be the same size, wherein the maximum rotational speeds (n1, n2), for example, in Glasrohteilen with a nominal width of 1000 mm approximately 20 U / min.
Erfindungsgemäß kann die Drehrichtung der Strahlungsleitvorrichtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Glaskomponenten) sein. Das hat den Vorteil, dass eine möglichst hohe Relativdrehzahl zwischen der Strahlungsleitvorrichtung und der (den) Glaskomponente(n) erreicht wird, wodurch ein gleichmäßigerer Energieeintrag in die gewünschten Bereiche der Glaskomponente(n) möglich ist.According to the invention, the Direction of rotation of the radiation guide opposite to the direction of rotation the glass components). This has the advantage that one possible high relative speed between the Strahlungsleitvorrichtung and the glass component (s) is achieved, whereby a more uniform Energy input into the desired areas the glass component (s) possible is.
Erfindungsgemäß kann die Drehzahl (n3), mit der die Strahlungsleitvorrichtung beim Betrieb rotiert, größer als 100 U/min, vorzugsweise größer als 250 U/min, weiter vorzugsweise größer als 500 U/min, bevorzugt größer als 750 U/min und insbesondere bevorzugt ungefähr 1000 U/min sein. Selbstverständlich können je nach Anwendungsfall auch niedrigere oder höhere Drehzahlen verwendet werden.According to the invention, the Speed (n3), with which the radiation guide during operation rotated, greater than 100 rpm, preferably greater than 250 Rpm, more preferably greater than 500 rpm, preferably greater than 750 rpm, and more preferably about 1000 rpm. Of course you can ever Depending on the application, lower or higher speeds are used.
Erfindungsgemäß können die Glaskomponente bzw. die Glaskomponenten Glasrohteile mit Nennweiten von zumindest 150 mm, vorzugsweise zumindest 200 mm, weiter vorzugsweise zumindest 225 mm, weiter vorzugsweise zumindest 300 mm, weiter vorzugsweise zumindest 400 mm, weiter vorzugsweise zumindest 450 mm, weiter vorzugsweise zumindest 600 mm, weiter vorzugsweise zumindest 800 mm und bevorzugt von ungefähr 1000 mm sein. Auch größere Nennweiten sind denkbar, wenn entsprechend große Haltevorrichtungen bzw. Gleichlaufmaschinen verfügbar sind.According to the invention can Glass component or glass components Glass raw parts with nominal widths of at least 150 mm, preferably at least 200 mm, more preferably at least 225 mm, more preferably at least 300 mm, more preferably at least 400 mm, more preferably at least 450 mm, more preferably at least 600 mm, more preferably at least 800 mm, and preferably about 1000 mm. Also larger sizes are conceivable if correspondingly large holding devices or Synchronization machines available are.
Erfindungsgemäß können die Glaskomponente bzw. die Glaskomponenten Glasrohteile mit Wandstärken von zumindest 1,5 mm, vorzugsweise zumindest 1,8 mm, weiter vorzugsweise zumindest 2,0 mm und bevorzugt von zumindest 2,2 mm sein. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung für größere Wandstärken, bei denen die herkömmlichen Verfahren bzw. Vorrichtungen nicht mehr einsetzbar sind bzw. an Ihre Grenzen gelangen. Das sind insbesondere Wandstärken im Bereich von ungefähr 10 mm oder mehr.According to the invention can Glass component or glass components Glass raw parts with wall thicknesses of at least 1.5 mm, preferably at least 1.8 mm, more preferably at least 2.0 mm and preferably at least 2.2 mm. Especially the invention is advantageous for larger wall thicknesses, at those the conventional Method or devices are no longer applicable or to Reach your limits. These are in particular wall thicknesses in the Range of about 10 mm or more.
Erfindungsgemäß können die Glaskomponente bzw. die Glaskomponenten Glasrohteile mit Wandstärken von höchstens 25 mm, vorzugsweise höchstens 22 mm, weiter vorzugsweise höchstens 20 mm und bevorzugt von höchstens 18 mm sein. Insbesondere bei Glasrohteilen mit größeren oder viel größeren Nennweiten sind auch entsprechend größere Wandstärken denkbar. Vorteilhafterweise sollte bei großen Wandstärken auch eine höhere Strahlungsleistung verfügbar sein.According to the invention can Glass component or glass components Glass raw parts with wall thicknesses of at the most 25 mm, preferably at most 22 mm, more preferably at most 20 mm and preferably at most 18 mm. Especially with glass raw parts with larger or much larger nominal widths are also correspondingly larger wall thicknesses conceivable. Advantageously, for larger wall thicknesses, a higher radiation power should also be used available be.
Erfindungsgemäß kann die Strahlungsenergie durch einen Laser bereitgestellt werden, vorzugsweise einen CO2 Laser.According to the invention, the Radiation energy provided by a laser, preferably a CO2 laser.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben:The Invention will be described below with reference to the figures embodiment described in more detail:
In der Beschreibung der Ausführungsbeispiele werden folgende Bezugszeichen verwendet:In the description of the embodiments the following reference numbers are used:
- 1010
- GlasrohteilGlasrohteil
- 1111
- GlasrohteilrandGlasrohteilrand
- 2020
- GlasrohteilGlasrohteil
- 2121
- GlasrohteilrandGlasrohteilrand
- 3030
- StrahlungsleitvorrichtungStrahlungsleitvorrichtung
- 3131
- Leitrohrguide tube
- 3232
- Fortsatzextension
- 3333
- Strahlumlenkeinrichtung (beispielsweise mit Spiegel)beam deflection (for example with mirror)
- 3434
- Öffnungopening
- 3535
- Fortsatzextension
- 4040
- Laserstrahllaser beam
- 4141
- Laserstrahllaser beam
- 4242
- Laserstrahllaser beam
- 5050
- Haltevorrichtungholder
- 5151
- Einspanneinrichtungchuck
- 5252
- Einspanneinrichtungchuck
- 5353
- Antriebseinrichtungdriving means
- 5454
- Antriebseinrichtungdriving means
- 133133
- Strahlumlenkeinrichtung (beispielsweise mit Spiegel)beam deflection (for example with mirror)
- 135135
- Drehachseaxis of rotation
- 141141
- Laserstrahllaser beam
- 142142
- Laserstrahllaser beam
- d1d1
-
Wandstärke von
Glasrohteil
10 Wall thickness of glass raw part10 - d2d2
-
Wandstärke von
Glasrohteil
20 Wall thickness of glass raw part20 - n1n1
-
Drehzahl
Glasrohteil
10 Speed glass raw part10 - n2n2
-
Drehzahl
Glasrohteil
20 Speed glass raw part20 - n3n3
-
Drehzahl
Strahlungsleitvorrichtung
30 Speed of radiation guide30 - n4n4
-
Drehrichtung
Strahlumlenkeinrichtung (um Achse
135 )Direction of rotation of the jet deflector (about axis135 ) - XX
-
Linearbewegung
der Strahlungsleitvorrichtung
30 und/oder der Glasrohteile10 ,20 Linear movement of the Strahlungsleitvorrichtung30 and / or the glass raw parts10 .20
Die
Vorrichtung zur Verarbeitung von Glaskomponenten weist des Weiteren
eine Strahlungsleitvorrichtung
Die
Vorrichtung zur Verarbeitung von Glaskomponenten ist mit zwei Glaskomponenten
dargestellt, die in den Einspanneinrichtungen
Die
Antriebseinrichtung
Vorzugsweise sind die Drehzahlen n1 und n2 gleich groß, damit ein Fügen der beiden Glasrohteile in dem Bereich II stattfinden kann.Preferably are the speeds n1 and n2 the same size, so a joining the Both glass raw parts in the area II can take place.
Eine
detaillierte Ansicht des Bereichs II, in dem die beiden Glasrohteile
Das
Glasrohteil
Das
Glasrohteil
Die
Drehzahlen n1 und n2 entsprechen sich und die Rotation erfolgt in
der gleichen Richtung, damit die beiden Glasrohteile
Die
Strahlungsleitvorrichtung
Vorzugsweise
rotiert die Strahlungsleitvorrichtung
Gemäß einer
nur in
Die Erzeugung eines Laserstrahls und die Einkopplung eines Laserstrahls in ein Leitrohr sind dem Fachmann bekannt. Da die Laser mit entsprechenden Leistungen relativ teuer sind, wird es bevorzugt, eine Laservorrichtung für mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen zur Verarbeitung von Glaskomponenten zu verwenden. Erfindungsgemäß kann jedoch auch eine Laservorrichtung für eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Glaskomponenten eingesetzt werden.The generation of a laser beam and the coupling of a laser beam into a guide tube are known to the person skilled in the art. Since the lasers are relatively expensive with corresponding services, it will be before zugt to use a laser device for a plurality of devices according to the invention for processing glass components. According to the invention, however, a laser device for a device for processing glass components can also be used.
Die
maximalen Drehzahlen n1, n2 liegen beispielsweise bei Glasrohteilen
mit einer Nennweite von 1000 mm in dem Bereich von ungefähr 20 U/min, während das
Leitrohr
Die
Strahlungsleitvorrichtung
Die Strahlungsleitvorrichtung kann gemäß einer weiteren Anwendung auch kontinuierlich eine vorzugsweise oszillierende Horizontalbewegung entlang der Richtung X ausführen, wenn in einen breiten bandartigen Bereich eines Glasrohteils oder in bandartige Bereiche zweier aneinandergrenzender Glasrohteile gezielt eine definierte Menge Energie eingebracht werden soll. Das hat gegenüber herkömmlichen Verfahren, bei denen die Energie beispielsweise mit einem Brenner eingebracht wird, den Vorteil, dass die Menge an Wärmeeintrag und der Bereich, in den Wärme eingetragen wird, besser gesteuert werden kann, wodurch ein schnelleres und gezielteres Aufheizen und Abkühlen des Bereichs bzw. der Bereiche erreicht werden kann. Das ist bei dem Verschmelzen von zwei aneinandergrenzenden Glasrohteilen vorteilhaft. Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn ein Glasrohteil nach einer Erwärmung geformt und anschließend wieder abgekühlt werden soll.The Radiation device may according to another application also continuously a preferably oscillating horizontal movement along the X direction, if in a wide band-like area of a glass raw part or in band-like areas of two adjoining glass raw parts targeted a defined amount of energy to be introduced. The has opposite usual Procedures in which the energy, for example, with a burner is introduced, the advantage that the amount of heat input and the area in the heat is registered, can be controlled better, which makes a faster and more targeted heating and cooling of the area or the Areas can be reached. That's at the merger of two adjoining Glasrohteilen advantageous. Also is it is advantageous if a Glasrohteil molded after heating and subsequently cooled down again shall be.
Die
Strahlumlenkeinrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch um eine Drehachse
verdrehbar ausgebildet sein, um eine Einstellung und/oder Verstellung
des Zielgebiets der Strahlungsenergie zu erreichen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verarbeitung von Glaskomponenten ist es möglich, beispielsweise zwei Glasrohteile zu fügen, indem in einem relativ kleinen Randbereich die Laserenergie eingetragen wird.With the device according to the invention It is possible to process glass components, for example two To add glass raw materials by entering the laser energy in a relatively small edge area becomes.
Es ist klar, dass dem Fachmann beim Studium der Unterlagen naheliegende Alternativen und äquivalente Lösungen auch in den Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung fallen sollen.It it is clear that the skilled person in studying the documents obvious Alternatives and equivalents solutions also fall within the scope of the present application.
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