DE102019116456A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Struktur in der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Struktur in der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers Download PDF

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Abstract

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Struktur (12) auf einer Oberfläche (11) eines rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) offenbart. Die Vorrichtung (1), mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann, umfasst eine Bearbeitungsmaschine (7) mit einem Futter (6), in das der rotationssymmetrische Glaskörper (10) eingespannt ist. Ferner ist mindestens ein Laser (2), eine Ablenkeinrichtung (3) und eine Steuerung (5) vorgesehen. Die Steuerung (5) sorgt dafür, dass der Laserstrahl (4) in der gewünschten Art und Weise über die Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) geführt wird und dabei zur Ausbildung der gewünschten Struktur (12) beiträgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur auf einer Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Struktur in der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers. Die Vorrichtung umfasst eine Bearbeitungsmaschine mit einem Futter, in das der rotationssymmetrische Glaskörper eingespannt ist und dadurch rotiert werden kann.
  • Die deutsche Patentschrift DE 197 13 309 C1 offenbart ein Verfahren, mit dem Präzisionsstrukturen in Flachglas eingebracht werden. Ein erwärmtes Formgebungswerkzeug mit einer strukturgebenden Oberfläche wird auf einer Seite des Flachglases in das Glasmaterial gedrückt. Dabei wird das Formgebungswerkzeug erst kurz vor und/oder während der Kontaktierung mit der Glasoberfläche lokal an der strukturgebenden Oberfläche von außen bis zu einer von einer Tiefe der Strukturen vorgegebenen Oberflächentiefe auf eine Temperatur erwärmt, so dass bei Berührung des Glases ein die Strukturen ausbildendes Aufschmelzen erfolgt. Vorzugsweise erfolgt das lokale Erwärmen der strukturgebenden Oberfläche durch eine Laserstrahlung.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2016 119 760 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Oberflächenstruktur in die Oberfläche eines Kunststoffbauteils eingebracht wird. Die Oberflächenstruktur führt zu einer anfänglichen Reibungsreduzierung. Die Oberflächenstruktur wird mittels eines gepulsten Lasers in die Oberfläche des Kunststoffbauteils eingebracht.
  • Die internationale Patentanmeldung WO 2004/000749 A1 offenbart ein Verfahren zur Kennzeichnung von Glasobjekten, wie z.B. Spritzen. Die Spritzen werden mittels eines Karussells an einem Laser vorbei transportiert. Der Laser schreibt z.B. einen Matrixcode auf die Glasoberfläche der Spritze. Mit dem Laser wird Material von der Glasoberfläche abgetragen und so die Markierung eingebracht.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur auf der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers bereitzustellen, so dass die Struktur in beliebiger Form und Ausgestaltung hergestellt werden kann und der rotationssymmetrische Glaskörper dabei nicht aus der Bearbeitungsmaschine entnommen werden muss.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur auf einer Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur auf der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers bereitzustellen, so dass die Struktur in beliebiger Form und Ausgestaltung hergestellt werden kann, wobei der rotationssymmetrische Glaskörper nicht aus der Bearbeitungsmaschine entnommen werden muss.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Struktur auf einer Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 9 umfasst.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf einfache und zuverlässige Weise die Herstellung einer Struktur auf einer Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers durchgeführt werden. Dabei wird der rotationssymmetrische Glaskörper, der sich in einer Bearbeitungsmaschine befindet, um seine Längsachse rotiert. In Koordination mit der Rotation wird ein Laserstrahl mindestens eines Lasers auf eine Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers eingestrahlt und über die Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers abgelenkt, um in der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers eine Struktur während der Rotation desselben auszubilden. Dadurch wird eine Strukturierung der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers aus dem Material (Glas) des rotationssymmetrischen Glaskörpers realisiert.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Strukturierung der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers ohne eine Verbringung des Glaskörpers in eine andere Bearbeitungsmaschine bzw. ohne Umbauarbeiten durchgeführt werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Laserstrahl zur Ausbildung der Struktur in der Oberfläche gepulst und/oder mit einer dem Laser zugeordneten Ablenkeinrichtung abgelenkt werden. Das Ablenken des Laserstahls ist erforderlich, damit der Laserstahl in Richtung der Längsachse die Erstreckung der auszubildenden Struktur überstreicht. Das Pulsen des Lasers und/oder das Ablenken des Laserstrahls mit der Ablenkeinrichtung kann mittels einer mit der Bearbeitungsmaschine, dem Laser und der Ablenkeinrichtung verbundenen Steuerung in Abhängigkeit von der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers gesteuert werden. Das Pulsen kann z.B. mit einem Shutter erfolgen.
  • Durch die Steuerung wird exakt im Rhythmus der Drehbewegung mittels des Laserstrahls Energie in einen Bereich der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers eingebracht, in dem die Struktur ausgebildet werden soll. Durch eine geeignete Scanneroptik (Abtastsystem) kann z.B. der Laserstrahl parallel zur Längsachse bzw. Drehachse des rotationssymmetrischen Glaskörpers geführt werden. Pulsen und ggf. eine optische Führung ermöglichen die Positionierung des Laserstrahls in Rotationsrichtung des rotationssymmetrischen Glaskörpers.
  • Gemäß einer möglichen Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Struktur in der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers aus mehreren Vertiefungen gebildet werden. Diese Vertiefungen werden durch Abtragung des Materials der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers mit dem Lasterstrahl bewirkt, der die für die Abtragung des Materials (Glas) erforderliche hohe Energiedichte besitzt. Die Formung der Vertiefungen selbst ist bei geeigneter Auswahl des Lasers (Kurzpulslaser oder Ultrakurzpulslaser) abtragend. Unter dem Oberbegriff der Ultrakurzpulslaser fallen Pikosekunden-Laser (ps-Laser), die durch extrem kurze Pulsdauern (<100 ps) charakterisiert sind. Unter den Oberbegriff der Nanosekunden-Laser (ns-Laser) fallen Laser, die z.B. in konventionellen Markieranlagen eingesetzt werden. Diese Laser werden als Kurzpulslaser bezeichnet. Durch die Abtragung des Materials von der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers können Rillen oder punktuelle Vertiefungen oder auch raue Bereiche an der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers erzeugt werden. Die Ausgestaltung der Vertiefungen hängt ganz wesentlich vom Laser selbst ab. Man könnte z.B. einen Ultrakurzpulslaser auch bei heißem bzw. erwärmtem Glas anwenden. Bei der Einbringung der Struktur spart man eine Bearbeitungsstation oder kann durch die Erwärmung des Glases möglichen Mikrorissen bei der Bearbeitung vorbeugen.
  • Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Struktur in der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers aus mehreren Erhebungen gebildet werden. Die Erhebungen werden durch eine lokale Erhitzung bzw. Erweichung des Materials der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers mit dem Laserstrahl und der durch die Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers wirkenden Fliehkraft erzeugt. Die Erhebungen sind nicht scharfkantige, erhabene Geometrien, wie z.B. Noppen oder verrundete, erhabene Rillen, etc. Bei der Ausbildung der Erhebungen in der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers kann ein normaler Laser, wie z.B. ein CO2 - Laser, verwendet werden, mit dem man das Glas nur lokal erwärmt bzw. erweicht. Das erweichte Glas kann dann durch die Fliehkraft bei der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers nach außen getrieben werden.
  • Die beiden oben beschriebenen Möglichkeiten zur Erzeugung von Vertiefungen und /oder Erhebungen haben den Vorteil, dass man bei deren Ausbildung keinen Druck, wie z.B. über Metallrollen, ausüben muss, um diese feine Struktur herzustellen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Struktur in der Oberfläche aus mehreren Vertiefungen und aus mehreren Erhebungen gebildet werden. Die Vertiefungen entstehen durch Abtragung des Materials der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers mit einem Laser (z.B. Ultrakurzpulslaser), der einen gepulsten Lasterstrahl mit hoher Energiedichte aussendet. Die Erhebungen werden durch eine lokale Erhitzung und Erweichung des Materials der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers mit dem Laserstrahl eines anderen Lasers (z.B. CO2-Laser) und der durch die Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers bewirkten Fliehkraft erzeugt. Zur Durchführung des Verfahrens kann somit ein Lasertyp, der Vertiefungen erzeugt und ein Lasertyp, der für die Erwärmung und Erweichung zur Ausbildung der Erhebungen benutzt wird, vorgesehen sein.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Injektionsvorrichtung mit einer an der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers der Injektionsvorrichtung vorgesehenen Struktur erzeugt werden. Für die Ausbildung der Injektionsvorrichtung ist der rotationssymmetrische Glaskörper rohrförmig. Die Struktur auf der Oberfläche der Injektionsvorrichtung kann z.B. zur fälschungssicheren Kennzeichnung des Inhalts der Injektionsvorrichtung, zur Kodierung von Daten bezüglich des Inhalts der Injektionsvorrichtung und/oder zur Kodierung von Daten bezüglich Nachverfolgung der Herstellung der Injektionsvorrichtung verwendet werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Herstellung einer Struktur auf einer Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers. Die Vorrichtung umfasst eine Bearbeitungsmaschine mit einem Futter, in das der rotationssymmetrische Glaskörper eingespannt wird. Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann mit der Vorrichtung aus dem rotationssymmetrischen Glaskörper eine Injektionsvorrichtung hergestellt werden.
  • Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Laser, der einen Laserstrahl aussendet, welcher auf den rotationssymmetrischen Glaskörper gerichtet ist. Wie bereits oben erwähnt, kann der Laser ein Ultrakurzpulslaser und/oder ein herkömmlicher CO2-Laser sein. Eine Ablenkeinrichtung lenkt den Laserstrahl des mindestens einen Lasers über die Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers während der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers ab. Eine Steuerung ist mit der Bearbeitungsmaschine, dem mindestens einen Laser und der Ablenkeinrichtung kommunikativ verbunden, um die Aussendung des Laserstrahls zur Oberfläche (Pulsen z.B. mit einem Verschluss) und die Ablenkung des Laserstrahls über der Oberfläche des rotationssymmetrischen Glaskörpers während der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers zu steuern. Durch den mindestens einen Laser wird die Ausbildung der Struktur auf der Oberfläche bewirkt.
  • Der Laserstrahl des mindestens einen Lasers kann in Rotationsrichtung des rotationssymmetrischen Glaskörpers gepulst sein. Bei einem herkömmlichen CO2-Laser wird das Pulsen z.B. mit einem Verschluss gesteuert.
  • Insgesamt kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung jede beliebige Struktur auf der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers erzeugt werden.
  • Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand spezifischer Ausführungsbeispiele und zugehöriger schematischer Zeichnungen näher erläutert. Die in den Zeichnungen dargestellten und in der zugehörigen Figurenbeschreibung erläuterten Ausführungsformen stellen dabei lediglich Beispiele dar, um zu erläutern wie die Erfindung ausgestaltet sein kann, und sind nicht als Beschränkung der Erfindung aufzufassen.
    • 1 zeigt eine Seitenansicht eines schematischen Aufbaus der Vorrichtung zum Ausbilden einer Struktur auf der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers.
    • 2 zeigt eine Frontansicht eines schematischen Aufbaus der Vorrichtung aus 1.
    • 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform der auf der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers ausgebildeten Struktur.
    • 4 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der auf der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers ausgebildeten Struktur.
    • 5 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der auf der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers ausgebildeten Struktur.
    • 6 zeigt eine Ausführungsform der auf der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers ausgebildeten Struktur, die aus zwei unterschiedlichen Strukturtypen besteht.
    • 7 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Ausbildung der Struktur auf der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers, wobei die Struktur aus Erhebungen besteht.
    • 8 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der Ausbildung der Struktur auf der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Glaskörpers, wobei die Struktur aus Vertiefungen besteht.
    • 9 zeigt eine perspektivische Ansicht des rotationssymmetrischen Glaskörpers der zylinderförmig ist.
  • In den Zeichnungen sind zwecks Verdeutlichung manche Elemente nicht maßstabsgetreu dargestellt. Gleiche Bezugszeichen werden für gleiche oder entsprechende Elemente der Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen verwendet.
  • Eine Seitenansicht eines schematischen Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Ausbilden einer Struktur 12 auf der Oberfläche 11 eines rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 ist in 1 gezeigt. Bei der in 2 gezeigten Darstellung wird eine Frontansicht der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 gezeigt.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst eine Bearbeitungsmaschine 7 mit einem Futter 6, in das der rotationssymmetrische Glaskörper 10 eingespannt ist und gemäß einem Bearbeitungsprogramm rotiert werden kann. Die Bearbeitungsmaschine 7 kann somit den rotationssymmetrischen Glaskörper 10 für die Bearbeitung in Rotation mit einer Rotationsrichtung R um eine Längsachse L des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 versetzen. Der rotationssymmetrische Glaskörper 10 kann massiv oder rohrförmig ausgebildet sein.
  • Ferner ist der Vorrichtung 1 ein Laser 2 zugeordnet, der einen Laserstrahl 4 aussendet, der auf die Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 gerichtet wird. Dem Laser 2 ist eine Ablenkeinrichtung 3 nachgeschaltet, die für die gezielte Ablenkung des Laserstrahls 4 auf der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 sorgt. Ferner ist eine Steuerung 5 vorgesehen, die mit der Bearbeitungsmaschine 7, dem Laser 2 und der Ablenkeinrichtung 3 kommunikativ verbunden ist. Über die Steuerung 5 wird die Aussendung des Laserstrahls 4 zu der Oberfläche 11 und die Ablenkung des Laserstrahls 4 über der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 während der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 gesteuert. Durch die Einstrahlung des Lasers 2 auf einen bestimmten Bereich der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 kann es je, nach Lasertyp, zu einer Abtragung des Materials von der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 oder zur Ausbildung einer Erhebung 20, 21, 22 (siehe 3 - 7) an der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 kommen.
  • Die Steuerung 5 hat die Daten für das zu erstellende Muster hinterlegt und wird in Abstimmung mit der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 in der Vorrichtung 1 die Ablenkung und/oder Fokussierung des Laserstrahls 4 derart anpassen, dass die gewünschte Form der Struktur 12 auf der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 ausgebildet wird. Entsprechend der zu erstellenden Struktur 12 wird der Laserstrahl 4 parallel zur Längsachse L und in Rotationsrichtung R des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 durch die Ablenkeinrichtung 3 abgelenkt. Ebenso kann der Laserstrahl 4 in Abhängigkeit von der zu erstellenden Struktur 12 gepulst werden.
  • Erfindungsgemäß kann die zu erstellende Struktur 12 aus Erhebungen 20, 21, 22 (siehe 3 - 7) und/oder Vertiefungen 24 (siehe 8) bestehen.
  • 3 zeigt eine Draufsicht eines Teils der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10, auf der eine erste mögliche Ausführungsform der Struktur 12 ausgebildet ist. Die Struktur 12 umfasst eine Vielzahl von ersten erhabenen Linien 20, die parallel zur Längsachse L des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 ausgerichtet sind.
  • 4 zeigt eine Draufsicht eines Teils der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10, auf der eine zweite mögliche Ausführungsform der Struktur 12 ausgebildet ist. Die Struktur 12 umfasst eine Vielzahl von Erhebungen 22. Obwohl die hier dargestellten Erhebungen 22 kreisförmig sind, soll dies nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Erhebungen 22 jede beliebige Form des Grundrisses haben können. Ebenso kann die Verteilung der Erhebungen 22 beliebig gestaltet werden.
  • 5 zeigt eine Draufsicht eines Teils der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10, auf der eine dritte mögliche Ausführungsform der Struktur 12 ausgebildet ist. Die Struktur 12 umfasst eine Vielzahl von ersten erhabenen Linien 20 und zweiten erhabenen Linien 21, die zur Längsachse L des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 unterschiedlich geneigt angeordnet sind.
  • 6 zeigt eine Draufsicht eines Teils der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10, auf der eine vierte mögliche Ausführungsform der Struktur 12 ausgebildet ist. Die Struktur 12 umfasst eine Vielzahl von ersten erhabenen Linien 20 und ein Vielzahl von Erhebung 22. Die in 6 gezeigte Anordnung soll nicht als Beschränkung aufgefasst werden. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 beliebige Anordnungen der Elemente der Struktur 12 gewählt werden können.
  • 7 zeigt eine Teilansicht eines Querschnitts durch den rotationssymmetrischen Glaskörper 10. Die auf der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 ausgebildete Struktur kann verschiedene Erhebungen 20 oder 22 (erhabene Linien 20 oder abgerundete Erhebungen 22) ausgebildet haben. Zur Ausbildung dieser verschiedenen Erhebungen 20 oder 22 wird eine geeignete Steuerung des Lasterstrahls 4 (siehe 1) über die Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 durchgeführt. Der Laserstahl 4 führt zu einer lokalen Erhitzung des Materials der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10. Die Erhitzung führt zu einer Erweichung des Materials des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10. Durch die mit der Bearbeitungsmaschine 7 bewirkte Rotation in der Rotationsrichtung R des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 wirkt auf das erweichte und erhitzte Material eine Fliehkraft F (siehe 2), durch die verschiedene Erhebungen 20 und/oder 22 an der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 ausgebildet werden können.
  • 8 zeigt eine Teilansicht eines Querschnitts durch den rotationssymmetrischen Glaskörper 10. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden in die Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 mehrere Vertiefungen 24 eingebracht. Zur Ausbildung dieser verschiedenen Vertiefungen 24 wird eine geeignete Steuerung des Lasterstrahls 4 (siehe 1) über die Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 durchgeführt. Der hier verwendete Laser 2 kann einen Lasterstrahl 4 mit hoher Energiedichte aussenden (typischerweise Laser, die ultrakurze Pulse ausbilden). Damit kann der kalte rotationssymmetrische Glaskörper 10 bearbeitet werden. Im Material des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 entsteht ein Abtrag, durch den die gewünschten Vertiefungen 24 im Material des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 gebildet werden.
  • 9 zeigt eine mögliche Ausführungsform des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10, der zylinderförmig ausgebildet ist. In der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 ist die Struktur 12 ausgebildet. Die Struktur 12 wird mit der oben beschriebenen Vorrichtung 1 im rotationssymmetrischen Glaskörper 10 erzeugt. Die Struktur 12 kann aus Erhebungen 20, 22 und/oder Vertiefungen 24 bestehen. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Struktur 12 aus mehreren Linien aufgebaut, was aber nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden soll. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jede beliebige Struktur 12 in der Oberfläche 11 des rotationssymmetrischen Glaskörpers 10 ausgebildet werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung
    2
    Laser
    3
    Ablenkeinrichtung
    4
    Laserstrahl
    5
    Steuerung
    6
    Futter
    7
    Bearbeitungsmaschine
    10
    rotationssymmetrischer Glaskörper
    11
    Oberfläche
    12
    Struktur
    20
    erste Linie, lineare Erhebung
    21
    zweite Linie, lineare Erhebung
    22
    Erhebung, punktuelle Erhebung
    24
    Vertiefung
    F
    Fliehtraft
    L
    Längsachse
    R
    Rotationsrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19713309 C1 [0003]
    • DE 102016119760 A1 [0004]
    • WO 2004/000749 A1 [0005]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Struktur (12) auf einer Oberfläche (11) eines rotationssymmetrischen Glaskörpers (10), umfassend die Schritte: • Rotieren des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) um eine Längsachse (L); und • Einstrahlen auf und Ablenken eines Laserstrahls (4) mindestens eines Lasers (2) über einer Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) in Koordination mit der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10), wobei in der Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) eine Struktur (12) ausgebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Laserstrahl (4) zur Ausbildung der Struktur (12) in der Oberfläche (11) gepulst und/oder mit einer dem Laser (4) zugeordneten Ablenkeinrichtung (3) abgelenkt wird, wobei das Pulsen des Lasers (4) und/oder das Ablenken mit der Ablenkeinrichtung (3) mittels einer mit einer Bearbeitungsmaschine (7), dem Laser (2) und der Ablenkeinrichtung (3) verbundenen Steuerung (5) in Abhängigkeit von der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) gesteuert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Struktur (12) in der Oberfläche (11) aus mehreren Vertiefungen (24) gebildet wird, wobei die Vertiefungen (24) durch Abtragung des Materials der Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) mit dem Lasterstrahl (4) mit hoher Energiedichte ausgebildet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Laser (2) einen Lasterstrahl (4) aussendet, der kurze oder ultrakurze Pulse umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 2, wobei die Struktur (12) in der Oberfläche (11) aus mehreren Erhebungen (20, 22) gebildet wird, wobei die Erhebungen (20, 22) durch eine lokale Erhitzung des Materials der Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) mit dem Laserstrahl (4) und der durch die Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) bewirkten Fliehkraft (F) erzeugt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Struktur (12) in der Oberfläche (11) aus mehreren Vertiefungen (24) und aus mehreren Erhebungen (20, 22) gebildet wird, wobei die Vertiefungen (24) durch Abtragung des Materials der Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) mit einem Laser (2), der einen gepulsten Lasterstrahl (4) mit hoher Energiedichte aussendet, ausgebildet werden und wobei die Erhebungen (20, 22) durch eine lokale Erhitzung des Materials der Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) mit dem Laserstrahl (4) eines weiteren Lasers (2) und der durch die Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) bewirkten Fliehkraft (F) erzeugt werden.
  7. Injektionsvorrichtung, die an einer Oberfläche (11) eines rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) eine Struktur (12) trägt, die mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wird.
  8. Injektionsvorsichtung nach Anspruch 7, wobei der rotationssymmetrische Glaskörper (10) rohrförmig ist.
  9. Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Struktur (12) auf einer Oberfläche (11) eines rotationssymmetrischen Glaskörpers (10), umfassend eine Bearbeitungsmaschine (7) mit einem Futter (6), in das der rotationssymmetrische Glaskörper (10) eingespannt ist, gekennzeichnet durch: • mindestens einen Laser (2), der einen Laserstrahl (4) aussendet; • eine Ablenkeinrichtung (3), die den Laserstrahl (4) des mindestens einen Lasers (2) über die Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) während der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) ablenkt; • eine Steuerung (5), die mit der Bearbeitungsmaschine (7), dem mindestens einen Laser (2) und der Ablenkeinrichtung (3) kommunikativ verbunden ist, um die Aussendung des Laserstrahls (4) zur Oberfläche (11) und die Ablenkung des Laserstrahls (4) über der Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) während der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) zu steuern, um die Ausbildung der Struktur (12) auf der Oberfläche zu bewirken.
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei der Laserstrahl (4) des mindestens einen Lasers (2) in Rotationsrichtung (R) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) gepulst ist.
  11. Vorrichtung (1) nach einem der Anspruche 9 bis 10, wobei der mindestens eine Laser (2) ein gepulster Laser ist, der einen gepulsten Lasterstrahl (4) mit ultrakurzen Pulsen bereitstellt, die eine hohe Energiedichte aufweisen und somit eine Abtragung von Material von der Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) bereitstellt.
  12. Vorrichtung (1) nach einem der Anspruche 9 bis 10, wobei der mindestens eine Laser (2) derart gestaltet ist, dass er einen Laserstrahl (4) aussendet, der eine lokale Erhitzung und Erweichung des Materials der Oberfläche (11) des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) bewirkt, so dass die Fliehkraft (F) bei der Rotation des rotationssymmetrischen Glaskörpers (10) die Erhebungen der Struktur (12) ausbildet.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3108404A1 (de) * 1981-03-06 1982-11-25 VEB Wissenschaftlich-Technischer Betrieb Wirtschaftsglas, DDR 7582 Bad Muskau Maschine zum dekorieren und markieren von glasartikeln mittels laserstrahlen
EP0652554A1 (de) * 1993-11-10 1995-05-10 International Business Machines Corporation Verfahren zur Oberflächentexturierung von sprödem Material
DE102015101332A1 (de) * 2015-01-29 2016-08-04 Schott Ag Glaskeramik mit besonders ausgestalteter Oberfläche sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE102016124833A1 (de) * 2016-12-19 2018-06-21 Schott Ag Verfahren zum Herstellen eines Hohlglasprodukts aus einem Glasrohr-Halbzeug mit Markierungen, sowie Verwendungen hiervon

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3108404A1 (de) * 1981-03-06 1982-11-25 VEB Wissenschaftlich-Technischer Betrieb Wirtschaftsglas, DDR 7582 Bad Muskau Maschine zum dekorieren und markieren von glasartikeln mittels laserstrahlen
EP0652554A1 (de) * 1993-11-10 1995-05-10 International Business Machines Corporation Verfahren zur Oberflächentexturierung von sprödem Material
DE102015101332A1 (de) * 2015-01-29 2016-08-04 Schott Ag Glaskeramik mit besonders ausgestalteter Oberfläche sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE102016124833A1 (de) * 2016-12-19 2018-06-21 Schott Ag Verfahren zum Herstellen eines Hohlglasprodukts aus einem Glasrohr-Halbzeug mit Markierungen, sowie Verwendungen hiervon

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