DE19960210C1 - Vorrichtung zum Kalibrieren von Glasröhren im Rohrzug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Glasstranges. Die Vorrichtung ist gemäß der Erfindung mit den folgenden Merkmalen ausgestattet: DOLLAR A mit einem Kalibrierring; DOLLAR A mit einer Justiereinrichtung zum Einstellen der Position von Kalibrierring und von Glasstrang relativ zueinander in einer zur Achse des Glasstranges senkrechten Ebene; DOLLAR A mit einem Wagen zum Verfahren des Kalibrierringes in Richtung der Achse des Rohrstranges; DOLLAR A mit einer dem Kalibrierring nachgeschalteten Kühleinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Glasröhren im Rohrzug.

Es sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt geworden, bei welchen ein Glasrohrstrang gefördert wird, um auf dem Förderweg bearbeitet zu werden. Die Bearbeitung findet beispielsweise in Gestalt eines Streckens statt. Auch werden solche Stränge in einzelne Längenabschnitte zerlegt. Zum Fördern dienen Förderrollen, die den Glasstrang unterstützen. Nur beispielsweise wird auf DE 199 08 342 C1 verwiesen.

Alle bisher bekannten, kontinuierlichen Rohrziehprozesse unterliegen einer freien Verformung. Dabei wird die endgültige Rohrform durch die Streckung erzeugt, welcher der Rohrstrang unterworfen wird.

Das Endprodukt muß bestimmte Maße aufweisen, insbesondere einen bestimmten Außendurchmesser. Dabei treten fertigungsbedingt zwischen dem Soll-Maß und dem Ist-Maß Abweichungen auf. Man versucht, solche Abweichungen durch Optimierung von Prozeßparametern gering zu halten, beispielsweise durch genaue Regelung der Fördergeschwindigkeit, der Temperatur, u. a. m. Jedoch war es bisher nicht möglich, die Toleranzen auf Werte herabzudrücken, die den Anforderungen genügen.

DE-AS 12 21 771 beschreibt eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Glasröhren. Diese umfaßt eine Gießform, durch die das Glasrohr abgezogen wird, ferner eine Unterdruckkammer, die das Rohr umgibt. Auf die Unterdruckkammer wird ein Unterdruck aufgegeben, der das Glasrohr radial dehnt und damit kalibriert. Eine genaue Kalibrierung läßt sich hiermit jedoch nicht erzielen.

DE-AS 22 29 164 bescheibt eine Vorrichtung, bei welcher das Kalibrieren mittels konzentrisch verstellbarer Formkörper vorgenommen wird. Die Formkörper sind von walzenartiger Gestalt. Sie sind um das zu bearbeitende Glasrohr herum gruppiert. Zwischen den einzelnen Formkörpern verbleibt dabei - in Umfangsrichtung des Glasrohres gesehen - jeweils eine Lücke. Über dieser Lücke ist das Glasmaterial somit nicht unter Kontrolle. Deshalb läßt sich auch keine exakte Kalibrierung erzielen.

EP 0 738 689 A1 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Glasrohren. Dabei ist eine Form vorgesehen, die eine poröse zylindrische Wand aufweist, ferner einen Gasanschluß zum Beaufschlagen der Außenwandung des Glasrohres, und damit zum Kalibrieren. Diese Vorrichtung ist aufwendig in der Herstellung sowie im Betrieb. Außerdem wird aufgrund der Elastizität des Gases kein positives Kalibrieren erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher Rohrstränge beim kontinuierlichen Rohrziehprozeß derart bearbeitet werden können, daß sich hierbei enge Fertigungstoleranzen und damit noch genauere Ist-Maße als bisher erreichen lassen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Im Gegensatz zum bisherigen Rohrziehprozeß mit freier Verformung sind die Erfinder einen anderen Weg gegangen. Demgemäß haben sie einen Kalibrierring vorgesehen. Der Kalibrierring hat dabei eine lichte Weite, die geringfügig kleiner als der zu reduzierende Außendurchmesser des ankommenden Rohrstranges ist. Der Kalibrierring besteht aus einem Material - zumindest im Bereich seiner dem Rohrstrang zugewandten Innenfläche -, das einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten besitzt. Alternativ kann er eine gewisse Porosität aufweisen, die eine Art Luftpolsterschmierung erlaubt.

Zweckmäßigerweise ist eine Justiereinrichtung vorgesehen, mit der sich die Position des Kalibrierringes in einer zur Achse des Rohrstranges senkrechten Ebene einstellen läßt.

Ferner ist der Kalibrierring in Richtung der Achse des Rohrstranges verfahrbar. Die diesbezügliche Einrichtung kann beispielsweise aus einem Wagen oder einem Schlitten bestehen. Sie kann am Kalibrierring von unten her angreifen und diesen unterstützen, oder von oben her in einer hängenden Anordnung.

In jedem Falle ist dem Kalibrierring eine Kühlvorrichtung nachzuschalten, die eine weitere, ungewollte Verformung des Rohrstranges verhindert und den kalibrierten Zustand beibehält.

Die Position des Kalibrierringes einerseits und die Position des durch ihn hindurchlaufenden Rohrstranges andererseits müssen während des Kalibriervorganges aufeinander abgestimmt werden. Dies setzt voraus, daß beide Positionen ermittelt werden, beispielsweise mittels einer mathematischen Simulation, und daß sodann - bei Abweichen von einem Soll- Wert - eine Verschiebung der beiden Teile Kalibrierring einerseits und Rohrstrang andererseits relativ zueinander vorgenommen werden, in einer zur Achse des Rohrstranges senkrechten Ebene. Ferner ist der Außendurchmesser des Rohrstranges an der Kalibrierstelle zur ermitteln. Weitere Parameter sind zu erfassen, unter anderem die zugehörende Außentemperatur, die Temperatur des Rohrstranges, die Ziehkraft, die auf den Rohrstrang in Förderrichtung einwirkt, sowie verschiedene glasspezifische Parameter.

Wie oben erwähnt, ist dafür zu sorgen, daß der Kalibrierring in Achsrichtung des Glasstranges verfahrbar ist. Dies hat folgenden Grund: treten Temperatur- oder Massenschwankungen auf, so kann dies vor dem Kalibrierring zu einem Materialstau im Glasstrang kommen, die sich in Form eines Wulstes zeigt. Bei Einsatz der entsprechenden Meßgeräte, wie insbesondere Sensoren zum Erfassen des Außendurchmessers vor Eintritt in die Öffnung des Kalibrierringes, läßt sich die Bildung eines übermäßig starken Wulstes vermeiden.

Die Erfindung ermöglicht es, Glasstränge bei engsten Fertigungstoleranzen zu erzeugen. Die Abweichungen des Außendurchmessers vom Sollwert liegen nach oben und nach unten unter 0,5 Prozent.

Die Erfindung ist bei den folgenden Anwendungsbereichen einsetzbar:

• - Außendurchmesser von 0,5 bis 70 mm
• - bei Einsatz des Danner-, Vello-, A-Zug- und des Wiederziehverfahrens
• - für alle Glasarten zur Rohr- und Stabherstellung, somit nicht nur für Glasröhren, sondern auch für massive Glasstränge.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt schematisch eine Einrichtung zum Kalibrieren von Glassträngen.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Gegenstand von Fig. 1 im Bereich des Kalibrierringes in vergrößerter Darstellung.

In Fig. 1 erkennt man einen Glasstrang 1 in Gestalt einer Glasröhre. Der Glasstrang hat an der Stelle I einen relativ großen Außendurchmesser (Ausgangsdurchmesser), und an der Stelle II einen relativ kleinen Außendurchmesser (Enddurchmesser).

Das entscheidende Bauteil der Einrichtung ist ein Kalibrierring 2. In Laufrichtung des Glasstranges 1 gesehen folgt auf den Kalibrierring 2 eine Kühleinrichtung 3.

Kalibrierring 2 und Kühleinrichtung 3 sind auf einem Wagen 4 gelagert, der auf einer Fahrbahn 5 abrollen kann. Dabei kann der Wagen auch derart gestaltet sein, daß Kalibrierring 2 und Kühleinrichtung 3 relativ zueinander in Richtung der Rohrstrangachse beweglich sind, so daß sich der gegenseitige Abstand zwischen diesen beiden verändert.

Außerdem ist im vorliegenden Falle zumindest der Kalibrierring 2 relativ zum Rohrstrang 1 in einer Ebene beweglich, die senkrecht zur Rohrstrangachse verläuft.

Die Anlage umfaßt ferner einen Rechner 6, der mittels einer Handeingabeeinrichtung 7 programmierbar ist. Es sind mehrere Sensoren vorgesehen, die hier nicht alle dargestellt sind. Wichtig ist in jedem Falle ein Sensor 8 zum Messen des Außendurchmessers vor dem Kalibrierring 2. Die Lage der Meßstelle hängt von den Umständen des Falles ab. Sie kann mehr oder minder nahe beim Kalibrierring 2 sitzen. Ein weiterer Sensor 9 erfaßt den Außendurchmesser des Glasstranges 2 nach seinem Austritt aus der Kühleinrichtung 3. Er mißt den Enddurchmesser an der Meßstelle II. Die Lage der Meßstelle II in Richtung der Rohrstrangachse kann auch unterschiedlich gewählt werden, das heißt in unterschiedlichen Abständen von der Kühleinrichtung 3.

Zum Erfassen der Temperatur als weiterer wichtiger Parameter ist ein Temperatursensor 10 vorgesehen. Dieser mißt zweckmäßigerweise die Temperatur an der Stelle, an der auch der Sensor 8 den Außendurchmesser des Glasstranges 1 erfaßt. Weitere Temperatursensoren können zweckmäßig sein, beispielsweise zum Erfassen der Temperatur unmittelbar nach dem Kalibrierring 2, somit noch vor der Kühleinrichtung 3.

Fig. 2 läßt die Verhältnisse im einzelnen erkennen. Der Kalibrierring 2 hat einen trichterartigen Einzugsbereich - siehe die konvexe Fläche 2.1. Im vorliegenden Falle hat er auch einen trichterförmigen Auslaufbereich - siehe die konvexe Fläche 2.2. Die gesamte Arbeitsfläche des Kalibrierringes 2, hier gebildet aus den Flächen 2.1 und 2.2 kann in dieser achsparallelen Schnittansicht auf einem Kreisbogen liegen, aber auch anderen Kurven folgen, beispielsweise einer Hyperbel.

Wie man sieht, hat sich aus dem Material der Glasstrangwand im Einlaufbereich ein Wulst 1.1 gebildet. Durch entsprechendes Steuern der Bewegung des Kalibrierringes 2 parallel zur Achse des Rohrstranges 1 hat man die Wulstbildung unter Kontrolle im Hinblick auf das gewünschte Ergebnis, nämlich auf einen möglichst gleichmäßigen Außendurchmesser nach der gesamten Vorrichtung, das heißt nach Auslauf aus dem Kalibrierring und auch noch nach dem Durchlauf der Kühleinrichtung. Handelt es sich, wie im vorliegenden Falle, bei dem Rohrstrang um eine Glasröhre, so geht es natürlich auch darum, eine in Achsrichtung konstante Wandstärke der Glasröhre zu erzielen.

Die Bewegung des Kalibrierringes 2 in Richtung der Achse des Rohrstranges 1, und auch gegebenenfalls die Bewegung der Kühleinrichtung 3 im Hinblick auf die Kontrolle des Wulstes im Einlauf ist eine pendelartige Bewegung. Der Kalibrierring 2 und gegebenenfalls die Kühleinrichtung 3 wandern somit je nach den Verhältnissen in Achsrichtung hin und her.

Eine hier nicht dargestellte Ausgestaltung des Kalibrierringes besteht in folgendem:

Es können Luftdüsen vorgesehen werden, die Luft in den Einzugsspalt blasen. Der Luftdruck kann erheblich sein. Dabei können entweder einzelne Düsen vorgesehen werden. Es kann aber auch eine kreisförmige Schlitzdüse vorgesehen werden, die einen ringförmigen Luftstrahl ausstößt.

Es ist auch denkbar, auf der Austrittsseite Luft zuzuführen.

Der Kalibrierring kann auch aus anderen Materialien bestehen als oben angegeben. In Betracht kommt beispielsweise irgendein poröses Material, vorzugsweise Keramik oder Kohle.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Kalibrieren von Glassträngen (1);

• 1. 1.1 mit einem Kalibrierring (2);
• 2. 1.2 mit einer Justiereinrichtung zum Einstellen der Position von Kalibrierring (2) und von Glasstrang (1) relativ zueinander in einer zur Achse des Glasstranges (1) senkrechten Ebene;
• 3. 1.3 mit einem Wagen (4) zum Verfahren des Kalibrierringes (2) in Richtung der Achse des Rohrstranges (1);
• 4. 1.4 mit einer dem Kalibrierring (2) nachgeschalteten Kühleinrichtung (3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Kühleinrichtung (3) ein Wagen zugeordnet ist, um diese in Richtung der Achse des Rohrstranges (1) zu verfahren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kalibrierring (2) und Kühleinrichtung (3) auf ein- und demselben Wagen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kalibrierring (2) und Kühleinrichtung (3) relativ zueinander in Richtung der Achse des Rohrstranges (1) beweglich sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrierring (2) eine trichterartige Einführöffnung für den Rohrstrang (1) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrierring (2) eine trichterartige Auslauföffnung für den Rohrstrang (1) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Zuführen eines Gases in den Spalt zwischen Rohrstrang (1) und Kalibrierring (2) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrierring (2) Bohrungen aufweist, durch die ein Gas gegen die Mantelfläche des Rohrstranges (1) leitbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrierring (2) aus einem porösen Material besteht, beispielsweise aus Keramik oder aus Kohle.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1. 10.1 es sind Sensoren (8, 9) zum Erfassen des Außendurchmessers des Rohrstranges (1) an verschiedenen Stellen entlang seiner Achse vorgesehen;
• 2. 10.2 es ist ein Regler vorgesehen, der bei Aufnahme eines entsprechenden Signales der Sensoren ein Verfahren des Kalibrierringes (2) sowie gegebenenfalls der Kühleinrichtung (3) in Richtung der Achse des Rohrstranges (1) bewirkt.