DE1042846B - Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von Glas - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schneiden von Glas.

Bei dem üblichen Glasschneideverfahren verwendet man zum Anreißen der Glasscheibe einen feststehenden Diamantenschneider oder ein Schneidrädchen aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, Wolframcarbid oder einem ähnlichen Material. Danach wird zur Öffnung des Schnitts ein Zugmoment auf das eine Endie der Anrißlinie ausgeübt. Schneidrädchen sind gewöhnlich dünn und haben z. B. Dicken von etwa 0,08 cm. Solche Rädchen haben einen V-förmigen Rand, dessen eingeschlossener Winkel für das übliche mechanische Anreißen innerhalb eines begrenzten Bereiches liegt. Den niedrigsten Winkel für das Glasanreißen weist ein im Handel erhältliches Schneidradchen mit einem eingeschlossenen Winkel von 98° auf. Ein Rad mit dem größten eingeschlossenen Winkel für das übliche Glasschneiden hat einen Winkel von 158°. Bei der Herstellung einer Anrißlinie für den Schnitt eines Fensterglasbandes und für das Querschneiden unter Herstellung von Fensterglasscheiben aus dem Band verwendet man ein Schneidrädchen, dessen V-förmiger Rand einen eingeschlossenen Winkel von 134° aufweist. Zum Anreißen von dickem geschliffenem Scheibenglas, d. h. geschliffenem Scheibenglas mit einer Dicke über 1,25 cm, verwendete man bisher Schneidrädchen mit einem eingeschlossenen Winkel bis zu 153°.

Die Verwendung derartiger Räder führt nur zur Schaffung einer Anrißlinie, und man muß mechanisehen Druck anwenden, um das Schneidrad gegen das Glas zu pressen und gleichzeitig eine Bewegung zur Bildung einer Anrißlinie zu geben. Diese Art des Anrißvorganges umfaßt sowohl Schablonenschneiden als auch die Herstellung geradliniger Anrißlinien.

Zum Bohren oder Verformen schwer schmelzbarer Gegenstände wie z. B. Glas hat man Ultraschall angewandt. Bei dieser Ultraschallbearbeitung oder -bohrung wird ein Werkzeug an einem Ultraschallerzeuger befestigt, so daß am Ende des Werkzeugs mechanisehe Ultraschallschwingungen entstehen. Das Ende des Werkzeugs befindet sich in sehr geringem Abstand von dem zu bohrenden oder zu verformenden Werkstück. Zwischen dem Ende des Werkzeugs und dem Werkstück wird eine flüssige Suspension eines Schleifmaterials eingeführt. Die Ultraschallschwingung am Ende des Werkzeugs wird auf die Schleifmaterialteilchen zwischen ihm und dem Werkstück übertragen. Infolgedessen geraten diese Teilchen in Ultraschallschwingung, so daß sie mit hoher Geschwindigkeit in Berührung mit dem Werkstück gelangen, was zur Folge hat, daß Teilchen des Werkstücks entfernt werden. Dieses Bohren mit Ultraschall und Schleifmittel fand bisher zum Bohren vonLöchern inGlas Anwendung.

Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von Glas

Anmelder:

Pittsburgh Plate Glass Company, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Beil und A. Hoeppener, Rechtsanwälte, Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 24. September 1956

Florian Victor Atkeson, Springdale, Pa. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Die übliche Verwendung von Schneidrädern führt also lediglich zur Herstellung einer Anrißlinie auf der Glasscheibe und erfordert eine anschließende Behandlung, damit zwei Stücke Glas erzielt werden. Bei diesem Verfahren sind also zum Schneiden der Glasscheibe zwei Arbeitsgänge erforderlich. Beim üblichen Anreißen ist auch die Tiefe des Anrisses an Umfang begrenzt, so daß zur Durchführung des Schnitts insbesondere bei dickeren Glasscheiben eine erhebliche Kraft erforderlich ist.

Es wurde nun gefunden, daß eine Anrißlinie auf einer Glasscheibe dadurch hergestellt werden kann, daß man die Glasscheibe mit einem Rad mit V-förmigem Rand in Berührung bringt und gleichzeitig Glas und Rad relativ zueinander bewegt, wodurch die Anrißlinie beträchtlich tiefer ausfällt als bisher und unter gewissen Bedingungen so ausreichend tief ist, daß der Schnitt automatisch zur Herstellung einer vollkommen durch das Glas verlaufenden Schnittlinie führt. Dies erreicht man nach der vorliegenden Erfindung während des Kontaktes und der Bewegung des Rades und der Glasscheibe zueinander durch Erzeugung einer Ultraschallschwingung am Rad. Zur Aufrechterhaltung eines Kontakts zwischen Rad und Glasscheibe wird auf das Rad ein Druck ausgeübt, der etwa 1,5 bis 13,5 kg beträgt. Die relative Bewegung zwischen Rad und Glasscheibe kann weitgehend schwanken, z. B. zwischen etwa 1,5 und 21 m/Minute. Ebenso kann die dem Rad übertragene Ultraschall-

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schwingung weitgehend schwanken. Diese Schwingung hat eine Mindestfrequenz von etwa 20 kHz/Sekunde. Die Höchstfrequenz der Ultraschallschwingung beträgt etwa 200 kHz/Sekunde. Der geeignetste Bereich der dem Rad übertragenen Ultraschallschwingung liegt zwischen etwa 20 und 80 kHz/Sekunde.

Unter gewissen Bedingungen erhält man lediglich eine Anrißlinie, die tiefer ist, als bisher durch übliche Bewegung eines Schneidrades und einer Glasscheibe zueinander erreicht wurde. Unter den besonderen Bedingungen der vorliegenden Erfindung erzielt man nicht nur einen tieferen Schnitt während des Anreißens, sondern, man erzieh außerdem die Öffnung des Schnitts, die dem Anriß automatisch folgt, und diese Schnittöffnung ergibt sich aus der Anwendung der Ultraschallschwingung auf das Rad. Die fast gleichzeitige Öffnung des Schnitts wird durch eine entsprechende Auswahl des Rads, durch die Energie der Ultraschallschwingung, durch den dem Rad mitgeteilten Druck und die Dicke und Beschaffenheit der Glasscheibe erreicht. Bei der vorliegenden Erfindung, die Ultraschallschwingung anwendet, wird zwischen dem Glas und dem Rad kein Schleifmittel verwendet. Durch Einführung eines Schleifmittels, das bei üblichen Ultraschallverformungs- und -bohrverfahren von Glas verwendet wird, wurde nämlich die Lebensdauer des Rades nachteilig beeinflußt.

Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Schneidrädchen hat die Dicke von Rädern, wie sie normalerweise für das Anreißen von Glasscheiben Verwendung finden, und unter gewissen Bedingungen können solche Räder auch Verwendung finden. Die Raddicke kann schwanken, sie kann z. B. zwischen etwa 0,08 und 0,04 cm betragen. Die erfindungsgemäßen Räder besitzen einen V-förmigen Rand, dessen eingeschlossener Winkel zwischen etwa 135 und 168° beträgt. Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, sind Räder mit einem V-förmigen Rand mit einem eingeschlossenen Winkel von nur 98 oder über 168° zum Anreißen der Glasscheibe mit oder ohne fast gleichzeitige Öffnung des durch den Anriß erhaltenen Schnittes unbrauchbar. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine automatische Öffnung des Schnittes nach dem Anreißen erfolgt, verwendet man ein Rad, dessen V-förmiger Rand einen eingeschlossenen Winkel zwischen 139 und 166° aufweist. Die Auswahl des Winkels innerhalb dieses Bereichs hängt von der Beschaffenheit der Glasscheibe, der Dicke der Glasscheibe und der Frequenz der dem Rad übertragenen Ultraschallschwingung ab. Der Druck auf das Rad ist in gewissem Umfange von der relativen Bewegung zwischen dem Rädchen und dem Glas abhängig. Diese relative Bewegung kann weitgehend schwanken, z. B. zwischen etwa 1,5 und 21 m/Minute (vorzugsweise zwischen etwa 2,7 und 7,5 m/Minute), wobei der Druck auf das Rad zwischen etwa 1,5 und 13,5 kg (vorzugsweise etwa 5,4 bis 9 kg) beträgt und bei Zunahme der relativen Bewegung etwas zunimmt.

Zur Erzeugung der Ultraschallschwingungen gibt es verschiedene Ultraschallerzeuger. Unter diesen unterscheidet man verschiedene Arten, wie z. B. die piezoelektrischen und die magnetostriktiven Arten, Zweckmäßig wird die magnetostrictive Art verwendet. Einige dieser Ultraschallerzeuger haben eine Grundfrequenz von etwa 20 kHz/Sekunde, weisen jedoch auch andere Schwingungsfrequenzen' auf und arbeiten durch entsprechende Frequenzleistung des elektrischen Stromes bei den höheren Frequenzen mit höherer Energie, als sie arbeiten würden, wenn die Frequenzleistung des elektrischen Stroms zum Ultraschallerzeuger so gesteuert wird, daß die maximale Energie der Basisfrequenz des Ultraschallerzeugers erzeugt wird. Die Konstruktion und der Betrieb des Ultraschallerzeugers selbst gehören nicht zur vorliegenden Erfindung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Rädchen, das drehbar an einem Halter befestigt ist und durch den Halter mechanisch an einen Ultraschallerzeuger angeschlossen ist, so daß letzterer dem Rädchen mechanische Ultraschwingungen überträgt. Diese Schwingungen werden dem Rad in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Rades übertragen.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung teilweise im Aufriß und teilweise im Schnitt sowie die schematische Ansicht einer Glasscheibe auf einer Fördervorrichtung;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang Linie 2-2 von Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang Linie 3-3 von Fig. 1.

In Fig. 1 wird das mit 11 bezeichnete Schneidwerkzeug zusammen mit der schematischen Ansicht einer Glasscheibe G gezeigt, die sich mittels Förderwalzen 12, die durch einen (in der Zeichnung nicht gezeigten) Motor angetrieben werden, relativ zu dem Schneidwerkzeug 11 bewegt. Das Schneidwerkzeug 11 hat einen Ultraschallerzeuger 14, und zwar entweder einen magnetostriktiven oder piezoelektrischen Ultraschallerzeuger, an den Drähte 16 angeschlossen sind, die mit ihrem anderen Ende mit einer Kabelverbindungsklemme 18 in Verbindung stehen. Drähte 20 sind, an Kabelverbindungsklemme 18 und an einen (in der Zeichnung nicht gezeigten) Hochfrequenzgenerator angeschlossen. Das untere Ende des Ultraschallerzeugers 14 ist an eine Kupplungsstange 22 mit einem Flansch 24 hartverlötet. An das andere Ende der Stange 22 ist ein auf die Spitze gerichteter Konus 26 hartgelötet.

Das untere Ende von Konus 26 besitzt einen Querschlitz 28 (Fig. 2), in dem ein Rad 30 befestigt ist. Am Endteil von Konus 26 ist eine Achse 32 in einem Kanal 34 befestigt, der senkrecht zu Schlitz 28 verläuft, so daß Achse 3-2 quer über Schlitz 28 ragt. Rad 30 ist drehbar an Achse 32 befestigt und ragt über die untere Spitze von Konus 26 hinaus. Achse 32 wird durch Muffe 36, die durch Stellschraube 38 in ihrer Stellung auf Konus 26 gehalten wird, in Kanal 34 gehalten.

Wie Fig. 2 zeigt, besitzt Rad 30 einen V-förmigen Rand, und die Oberflächen 40 und 42 des V-förmigen Randes bilden einen eingeschlossenen Winkel a.

Flansch 24 von Stange 22 ist mittels einer Mutter 46 an einem Gehäuse 44 befestigt. Die Drehung des Flansches 24 zum Gehäuse 44 wird durch die Bolzen 48 verhindert, die durch Löcher in Flansch 24 und in Rücksprünge von Gehäuse 44 ragen. Gehäuse 44 und Mutter 46 werden innerhalb eines Kolbens 50 durch eine Mutter 52 gehalten. Die Drehung des Gehäuses 44 zum Kolben 50 wird durch einen Keil 54 in einem Schlitz in einem Absatz 56 von Gehäuse 44 und einem Schlitz in einem Innenflansch 58 von Kolben 50 verhindert. Keil 54 wird mittels einer Schraube 60, die in den Absatz 56 von Gehäuse 44 eingeschraubt ist, in den Schlitzen gehalten. Gehäuse 44 besitzt Öffnungen 62 in der Seitenwand oberhalb Innenflansch 58 von Kolben 50. Eine Deckplatte 64 ist mittels Bolzen an Gehäuse 44 befestigt. Rohr 66 ragt durch eine Öffnung in Deckplatte 64. Die Kabelverbindungsklemme 18 ragt durch Deckplatte 64.

Kolben 50 ist innerhalb eines Zylinders 68 befestigt, an den eine Deckplatte 70 angebolzt ist, an die wiederum ein Halter 72 durch Bolzen befestigt ist. Rohr 66 ragt durch Deckplatte 70 und ist an eine (in der Zeichnung nicht gezeigte) Luftdruckquelle angeschlossen, so daß Kühlluft durch Rohr 66 in die durch Gehäuse 44 gebildete Kammer eingeführt werden kann. Die Luft verläßt Gehäuse 44 durch Öffnung 62 und erreicht den ringförmigen Raum zwischen Gehäuse 44 und Kolben 50 oberhalb Flansch 58, und diese Luft verläßt die durch Kolben 50 und Deckplatte 70 gebildete Kammer durch eine Öffnung 74 in Deckplatte 70. Ein Außenflansch 76 von Kolben 50 innerhalb Zylinder 68 ruht auf einer Feder 78, die Kolben 50 aus dem Kontakt mit der Glasscheibe in eine andere Stellung neigt, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Eine Kammer 80 oberhalb Flansch 76 und zwischenKolben 50 und Zylinder 68 steht in Verbindung mit einem Rohr 82. Der Luftdruck in Kammer 80 wird durch die Einführung oder den Abzug von Luft unter Druck ao durch Rohr 82 in eine (in der Zeichnung nicht angegebene) Luftdruckquelle gesteuert. Eine Stellschraube 84 ist durch Zylinder 68 geschraubt und ragt in einen Längsschlitz 86 im Kolben 50, so daß die Drehung des Kolbens 50 zum Zylinder 68 während der Be- as wegung von Kolben 50 innerhalb Zylinder 68 durch die Gegenwirkung der Kräfte der Feder und des Luftdrucks in Kammer 80 verhindert wird.

Während des Betriebes hat Werkzeug 11 selbstverständlich Luft unter Druck in Kammer 80, so· daß Kolben 50 durch Bewegung von Rad 30 gegen Glas G abwärts bewegt wird. Der Druck auf Rad 32 mittels des Luftdrucks innerhalb Kammer 80 wird innerhalb des gewünschten Bereiches des oben beschriebenen Druckes gesteuert. Es sei darauf hingewiesen, daß eine der Förderwalzen 12 das Glas direkt unterhalb des Berührungspunktes von Rad 30 mit Glas G hält. Während des Betriebes erhält der Ultraschallerzeuger 14 verhältnismäßig hochfrequenten Wechselstrom unter dem Fachmann bekannten Bedingungen zur Übertragung einer mechanischen Ultraschallschwingung im Ultraschallerzeuger 14. Die Längen von Ultraschallerzeuger 14 und Kupplungsstange 22 sind so ausgewählt, daß die Verbindungen zwischen Ultraschallerzeuger 14 und Stange 22 sowie zwischen Stange 22 und Konus 26 an den Geschwindigkeitsknoten der Ultraschallschwingung liegen, so daß diese Verbindungen durch übliche Hartlötung aufrechterhalten bleiben.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung einiger Ergebnisse, die durch Bewegung einer Glasscheibe zu einem Rad mit einem V-förmigen Rand erzielt wurden, während gleichzeitig ein Druck auf das Rad ausgeübt wurde, um den Kontakt zwischen dem Rad und dem Glas herzustellen und gleichzeitig dem Rad durch Anwendung eines Ultraschallerzeugers Ultraschallschwingung zu übertragen. Diese Beispiele beruhen auf Verfahren, bei denen man die Übertragung einer Ultraschallschwingung auf das Rad dadurch bewirkte, daß man den Ultraschallerzeuger mit einem Wechselstrom betrieb, der eine verhältnismäßig hohe Frequenz aufwies, d. h. die Frequenz der Ultraschallschwingung, die durch den Ultraschallerzeuger erzeugt werden sollte. Selbstverständlich hat jedoch der Ultraschallerzeuger nicht nur die gewünschte mechanische Ultraschallschwingungsfrequenz, sondern es entstehen auch von der gewünschten Frequenz abweichende Schwingungsfrequenzen. Bei allen diesen Beispielen erhielt man die verhältnismäßig hohe Frequenz des dem Ultraschallerzeuger zugeführten Wechselstroms mittels eines 600-Watt-Ultraschallerzeugers. Es fanden verschiedene magnetostriktive oder piezoelektrische Ultraschallerzeuger Verwendung. Die Energiemenge der mechanischen Ultraschallschwingung ist von der Menge der in den Ultraschallerzeuger elektrisch eingeführten Energie abhängig, und diese Energie wird gewöhnlich durch Messen (Milliampere) des direkten Stromes auf der Platte des Ultraschallerzeugers ermittelt.

Bei den folgenden Beispielen war das Rad an einem üblichen Lagerpfosten befestigt, der an das untere Ende eines Konus hartgelötet war, der wiederum durch eine Kupplungsstange am Ultraschallerzeuger befestigt war. Die Verbindungen, des Lagerpfostens mit dem Konus und des Konus mit der Kupplungsstange wurde durch Hartlöten erzielt. Der Flansch der Kupplungsstange befand sich an einem Geschwindigkeitsknoten der Ultraschallschwingung, und der Flansch diente zum Halten der beschriebenen Einheit an eine übliche Bohrpresse. Ein Förderer mit einer Anzahl angetriebener Gummiförderwalzen wurde dazu verwendet, die Glasscheibe unter und quer über das Rad zu bewegen, wobei sich eine der Förderwalzen direkt unterhalb des Rades befand. Selbstverständlich stand die Drehachse des Rades senkrecht zur Bewegungsrichtung der Glasscheibe. Der Druck des Rades gegen das Glas wurde auf übliche Weise zur Anwendung eines Druckes auf das vom Bohrpressenhalter gehaltene Werkzeug geliefert. Der Umfang des dadurch auf das Rad ausgeübten mechanischen Drucks entsprach dem unten in den entsprechenden Beispielen angegebenen Umfang. In allen, diesen Beispielen entsprach die Dicke des Rades den üblichen 0,8 cm Dicke, die bei Glasschneidrädern Verwendung findet. Einige der Räder bestanden aus Wolframcarbid, das gewöhnlich für Glasschneidräder Verwendung findet.

Die Erfindung eignet sich zum Schneiden von Glasscheiben, insbesondere solchen aus Kalk-Soda, wie es für Fenster- und Scheibenglas verwendet wird.

Beispiel I

Bei Verwendung von Fensterglas mit einfacher Stärke, d. h. Fensterglas mit einer Nominaldicke von 0,24 cm, einem magnetostriktiven Ultraschallerzeuger mit einer Basisfrequenz von 22,8 kHz/Sekunde und einem Wolframcarbid-Glasschneidrädchen mit einer Dicke von 0,08 cm und einem Durchmesser von 0,55 cm sowie einem eingeschlossenen Winkel des V-förmigen Randes von 139° wurde eine Anzahl der Glasscheiben unterhalb und in Kontakt mit dem Rädchen bei verschiedenen Geschwindigkeiten und unter Anwendung verschiedener Energiegrade durchgeführt, die durch den Anodenstrom des Ultraschallerzeugers gemessen wurden. Der mechanische Druck auf das Rädchen betrug etwa 7,2 kg. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Geschwindigkeit	Generator	Ergebnisse
des Glases	anodenstrom
m/Minute	mA	Schwer angerissen
3,03	3	Schwer angerissen
	5	Schnitt oder Riß bei
		nahe durchgetrieben
		Vollkommener Durch
	5,5	schnitt,
		befriedigender Rand

Geschwindigkeit	Generator-	Ergebnisse
des Glases	anodenstrom
m/Minute	mA	Schnitt in einem Teil
5,7	5	seiner Länge
		geöffnet
		Vollkommener Durch
	5,5	schnitt, sehr guter
		Rand
		Vollkommener Durch
	6	schnitt,
		befriedigender Rand
		Tiefer Anriß
7,6	6	Tieferer Anriß
	7	Vollkommener Durch
	8	schnitt,
		befriedigender Rand
		Tiefer Anriß
21	5	Tieferer Anriß
	7	Vollkommener Durch
	9	schnitt, rauher Rand

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß es für das Glas mit der untersuchten Dicke ein Optimum an Energie und Bewegungsgeschwindigkeit des Glases zur Erzielung des befriedigendsten Schnittes gab. Die Ergebnisse zeigen ferner, daß sogar unter Bedingungen, bei denen nach dem Anriß die Öffnung des Schnittes nicht automatisch erfolgte, ein schwerer Anriß entstand, d. h., der Riß wurde tiefer getrieben, als sich durch übliche Verwendung dieser Art Schneidrädchen bei dem angegebenen mechanischen Druck auf das Rädchen erzielen ließe, d. h. ohne Unterstützung der Ultraschallschwingung zum Rädchen durch den Ultraschallerzeuger. Unter Bedingungen, bei denen der Rand nicht so gut ausfiel, wie er erwünscht war, konnte der Glasrand selbstverständlich unter üblichen Bedingungen geschliffen und poliert werden.

Beispiel II

Geschliffene Glasscheiben mit einer Nominaldicke von 0,63 cm wurden wie im Beispiel I unter Verwendung des Ultraschallerzeugers bei 22,6 kHz/Sekunde und einer Bewegungsgeschwindigkeit des Glases von etwa 3 m/Minute behandelt, doch wurde der Generatoranodenstrom wegen der größeren Dicke der Glasscheibe wesentlich erhöht. Verschiedene Wolframcarbidrädchen mit je einem Durchmesser von 0,55 cm und einer Dicke von 0,08 cm wurden untersucht. Bei Verwendung eines Rädchens unter einem mechanischen Druck von etwa 7,25 kg und mit einem eingeschlossenen Winkel von 154° sowie einem Anodenstrom von 100 Milliampere bis zu 300 Milliampere erhielt man einen tiefen Anriß in den Glasscheiben, jedoch wurde der Schnitt nicht zur Erzielung des vollkommenen Bruchs in zwei Scheiben geöffnet. Ebenso erhielt man mit einem Rädchen mit einem eingeschlossenen Winkel von 156° und bei einem Anodenstrom von 200 bis 250 mA einen tiefen Schnitt oder Riß, und an verschiedenen Punkten entlang der Anrißlinie öffnete sich i'.zx Schnitt bis zur anderen Seite der Glasscheibe. Bei Verwendung eines Rädahens mit einem eingeschlossenen Winkel von 158° und bei einem Anodenstrom von 150 mA war die Scheibe nicht nur angerissen, sondern der Schnitt war vollkommen geöffnet, und der erhaltene Rand war von befriedigender Qualität. Bei Verwendung eines Rädchens mit einem eingeschio.sse^i-n Winkel von 160° und einem Anodenstrom von 150 mA wurde das Glas durchgeschnitten und wies einen guten Rand auf; bei 130 mA war der unter vollständigem Durchschnitt des Glases erzielte Rand sehr gut. Ebenso erzielte man bei Verwendung von Anodenströmen von nur 50mA und bis zu 10OmA einen Durchschnitt der Glasscheibe, wobei die Qualität des Randes zwischen sehr gut und gut schwankte. Bei Verwendung eines Rädchens mit einem eingeschlossenen Winkel von 162° und einem Anodenstrom von 150 mA wurde das Glas durchgeschnitten, und der Rand besaß eine sehr gute Qualität. In ähnlicher Weise wurde das Glas bei Anwendung des Rädchens mit einem eingeschlossenen Winkel von 162° bei 50 mA durchgeschnitten, und die Randqualität war

is sehr gut. Aus den vorstehenden Daten geht hervor, daß das Rädchen mit einem eingeschlossenen Winkel von 162°, das nicht für das übliche mechanische Schneiden von Glas verwendet werden kann, das beste der in diesem Beispiel untersuchten Rädchen, war.

ao Die vorstehenden Beispiele dienen zur Erläuterung der zahlreichen Versuche mit erfolgreichem Durchschneiden von Glasscheiben, die nach dem erfindungsgemäßen· Verfahren und unter Verwendung der erfindungsgemäßen Anlage durchgeführt wurden. Die

as verschiedenen Bereiche der Bedingungen wurden, beschrieben und in den Beispielen erläutert. Für besondere Glasarten und Ultraschallfrequenzen gibt es bevorzugte Bereiche mit anderen Bedingungen. Zum Beispiel bei Verwendung eines Ultraschallerzeugers mit etwa 40 bis 50 kHz/Sekunden verwendet man zum Schneiden von Glasscheiben mit automatischem Öffnen des Schnitts einen Druck von etwa 5,44 bis 9 kg auf das Rädchen, einen Winkel von 139 bis 164° und eine Bewegungsgeschwindigkeit der Glasscheibe von etwa 2,74 bis 7,6 m/Minute. Besteht die Glasscheibe aus geschliffenem Scheibenglas mit einer Nominaldicke von 0,3 bis 0,8 cm, so liegt der optimale Winkel des Rädchenrandes zwischen etwa 154 und 162°, während die relative Bewegung des Glases zwisehen etwa 2,74 und 6,00 m beträgt. Bei Verwendung eines Ultraschallerzeugers mit etwa 76 kHz/Sekunde zum befriedigenden Schneiden und automatischen öffnen des Schnitts für 0,3 bis 0,63 cm dickes geschliffenes Scheibenglas beträgt der bevorzugte Radrandwinkel 154° und der bevorzugte Druck auf das Rädchen sowie die Glasgeschwindigkeit zwischen etwa 5,44 und 1,06 kg bzw. zwischen etwa 2,74 und 6 m/ Minute. Bei Verwendung eines Ultraschallerzeugers mit etwa 76kHz/Sekunde zum Schneiden vonFensterglasscheiben mit Nominaldicken zwischen 0,24 und 0,55 cm liegt der bevorzugte Bereich des Randwinkels des Rädchens zwischen etwa 154 und 163°; bei Verwendung eines Ultraschallerzeugers mit 23 kHz/Sekunde auf 0,24 cm dickem Fensterglas dagegen beträgt der bevorzugte Winkel des Rädchens bei einem Druck von etwa 5,4 bis 9,06 kg und einer relativen Bewegung des Glases zum Rädchen von etwa 2,74 bis 6,08 m/Minute 139°.

Verschiedene andere Arten von Glas wurden erfolgreich (mit automatischem Schnittverlauf unter geeigneten Bedingungen) geschnitten und umfassen gewalzte Glasscheiben sowie undurchsichtig gefärbt;; Gläser. Befriedigende Schnitte erzielte man nach der vorliegenden Erfindung auch mit grob gewalztem Plattenglas.

Die vorliegende Erfindung fand bisher befriedigende Verwendung zum Durchschneiden des Glases, wobei das neue Werkzeug auf einer Schablonenschneidniaschine befestigt war und zum Durchschnei-" den von Fensterglas und geschliffenem Glas verwen-

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det wurde. In ähnlicher Weise fand es befriedigende Verwendung als Handschneidewerkzeug, wobei selbstverständlich der Druck auf das Rädchen mit der Hand ausgeübt wurde und das Werkzeug lediglich eine Muffe aufwies, an welcher der Flansch 24 befestigt war; diese Muffe wurde in der Hand gehalten. Mit anderen Worten fanden Kolben 5CK, Zylinder 68 und Träger 70 sowie die anderen Bestandteile von Fig. 1 keine Verwendung.

Rädchen mit verschiedenen Durchmessern, wie ζ. Β. ίο 0,47, 0,55, 0,63 und 0,79 cm, fanden Verwendung. Verschiedene nichtstarre und keine Schwingung absorbierende Materialien erwiesen sich als geeignet zur Unterstützung oder zum Halten der Glasscheibe auf der dem Rädchen entgegengesetzten Seite. Zu diesen Materialien zählen fester Kautschuk, Filz auf Stahlunterlage und Glastuch auf Stahlunterlage.

Während des Schneidens nach einer der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man der Glasoberfläche eine Flüssigkeit, z. B. ein Öl, zuführen, doch sollte diese Flüssigkeit frei von Schleifmittel sein, so daß die Lebensdauer des Rädchens nicht beeinträchtigt wird.

Stationäre Werkzeuge, von denen jedes einen V-förmigen Kontaktrand aufwies, dessen Winkel innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegt, wurden am Ende des Konus 26 untersucht, an dem sie durch Hartlötung befestigt waren. Das Glas wurde gegenüber diesen feststehenden (nicht rotierenden) Werkzeugen und in Kontakt mit diesen bewegt, während gleichzeitig dem Werkzeug ein mechanischer Druck und Ultraschallschwingungen unter Anwendung von Frequenz, Energie usw. nach den obenerwähnten Bedingungen mitgeteilt wurden. Der Berührungsfläche wurde eine Flüssigkeit zugeführt, die kein Schleifmittel enthielt. Die Werkzeuge rissen die Glasoberfläche nicht einmal an. Statt dessen fand Flattern statt, so daß Glas von der Oberfläche abgesplittert wurde.

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Schneiden von Glasscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß man einem rotierenden Rädchen mit V-förmigem Rand Ultraschallschwingungen mitteilt, während das Rädchen mit einer Glasscheibe in Berührung kommt und Rädchen und Glasscheibe relativ zueinander bewegt werden.

2. Ausführungsform, des Verfahrens nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel des V-förmigen Randes des Rädchens zwischen etwa 135 und 168° beträgt, vorzugsweise zwischen 139 und 166°.

3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschallschwingungen zwischen etwa 20 und 200, vorzugsweise 20 bis 80 kHz/Sekunde angewendet werden und auf das Rädchen ein Druck zwischen etwa 1,5 und 13,5 kg ausgeübt wird.

4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mam die relative Bewegung zwischen dem Rädchen und dem Glas auf etwa 1,5 bis 21 m/Minute hält.

5. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Schneiden von geschliffenem Scheibenglas mit einer Nominaldicke von 0,3 bis 0,8 cm den Randwinkel des Rädchens zwischen etwa 154 und 162° hält.

6. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Rädchen aus Wolf ramcarbidstahl besteht.

7. Vorrichtung zum Schneiden von Glasscheiben, gekennzeichnet durch ein drehbar an einem Träger angebrachtes Rädchen (30) und sich relativ zu ihm bewegendes Glas (G) und eine Vorrichtung (14) zur Übertragung von Ultraschallschwingungen in senkrechter Richtung zur Drehachse des Rädchens auf den Träger (26) und das Rädchen (30).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die zur Übertragung der Ultraschallschwingungen dienende Vorrichtung (14) aus einem magnetostriktiven oder piezoelektrischen Ultraschallerzeuger besteht, der eine Schwingung zwischen etwa 20 und 80 kHz/Sekunde erzeugt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rädchen (30) aus einem Wolframcarbidstahlrädchen, vorzugsweise mit einer Dicke zwischen etwa 0,08 und 0,4 cm, besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Rädchens zwischen 0,4 und 0,8 cm liegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (26) konisch ist und von der die Schwingung übertragenden Vorrichtung (14) gehalten wird, während das Rädchen (30) an dem kleinen Ende des genanntem konischen Trägers drehbar befestigt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (26) aus einem Metallkonus besteht und eine Metallkupplungsstange (22) am einen Ende der die Schwingung übertragenden Vorrichtung (14) und am anderen Ende des Konus befestigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkupplungsstange (22) zwischen ihren befestigten Enden einen Flansch (24) aufweist, der mit dem Knoten der der Kupplungsstange durch die Schwingungsvorrichtung übertragenen Ultraschallschwingungen zusammenfällt, wobei der Konus (26) an seinem Scheitelpunkt einen Schlitz (28), einen Kanal (34) senkrecht zu diesem Schlitz und eine Achse (32) aufweist, die in dem genannten Kanal befestigt ist, während das Rädchen (30) drehbar an der genannten Achse und teilweise in dem genannten Schlitz befestigt ist, sowie eine Muffe (36), die zur Haltung der Achse im Kanal dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen