DE2260223C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Uhrglases - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Uhrglases durch Pressen eines Rohlings zwischen Matrize und Patrize sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Herstellung von Uhrgläsern sind nach dem Stand der Technik zwei prinzipiell unterschiedliche Verfahren bekannt. Bei einem dieser Verfahren wird geschmolzenes Glas in eine Preßform aus Patrize und Matrize eingeführt, gepreßt und abgekühlt. Nach der Entnahme aus der Preßform und dem anschließenden Abkühlungsvorgang wird der Preßrand des überschüssigen Materials aus Glasrohmasse entlang des Umgangs abgetrennt. Das Halbfertigprodukt hat dann eine konkave Grundgestalt, wie sie in der F i g. 1 dargestellt ist. Aus diesem Halbfertigprodukt wird nun durch Abschleifen des Randteiles und durch Schleifen und Polieren der beiderseitigen Sichtfiächen das fertige Uhrglas geformt, wie es in F i g. 2 dargestellt ist.

Das zweite bekannte und übliche Verfahren besteht darin, eine ebene Glasplatte auf eine konkave Form zu bringen und den Umfang der Glasplatte, des Rohlings, einzuspannen. Dann wird der Rohling bis zum Erweichen erwärmt, wodurch sich der Mittelbereich in die konkave Eintiefung der Form durch das Eigengewicht des Glases absenkt. Danach wird wiederum dieses Halbfertigprodukt nach entsprechender Abkühlung durch Abschleifen des Randbereiches in die Form des fertigen Uhrglases gebracht

Bei dem erstgenannten Verfahren besteht die Gefahr, daß durch den direkten Kontakt der Preßform mit der erstarrenden Glasmasse eine sehr rohe, ungleichmäßige Oberfläche entsteht. Der Preßvorgang selbst ist problematisch, wenn nicht eine sehr große Rohglasmenge in die Preßform eingefüllt wird. Gewöhnlich ist die Menge an Rohglas, die für einen Preßvorgang benötigt wird, etwa achtmal se groß wie das Glasvolumen des fertigen Uhrglases. Dies bedeutet, daß ein erheblicher und zeitraubender Aufwand an Schleifarbeit erforderlich ist. um das Halbfertigprodukt in die endgültige Form des Uhrglases zu bringen. Überdies ergibt sich eine große Menge an Glasabfall.

Bei dem an zweiter Stelle erwähnten Verfahren erhält man gewöhnlich eine klare Glasmasse mit glatter Oberfläche, da die Abkühlung und Erstarrung der erweichten und durch ihr Eigengewicht abgesenkten Glasplatte nicht in Kontakt mit dem Formbett stattfindet. Das hergestellte Halbfertigstück hat jedoch wegen der schwer kontrollierbaren Verformung durch das Eigengewicht eine recht ungleichmäßige Dscke. Die Siciiiflächen der so hergestellten Uhrgläser sind daher optisch inhomogen und bewirken bei Durchsicht eine optische Verzerrung des Zifferblattes und der Uhrzeiger einer damit ausgestatteten Uhr. Da überdies während der Herstellung der Umfangsrand des Rohlings im erweichten Zustand unter Druck eingeklemmt ist, wird dieser Randbereich unerwünschter Weise verformt und trägt auch nach der Fertigstellung die Druckspuren der Halterung. Auch auf diese Weise läßt sich also ein qualitativ einwandfreies Uhrglas nicht ohne aufwendige Nachbearbeitung erzielen.

Nun besteht aber gegenwärtig eine steigende Nachfrage nach besonders flach gebauten Armbanduhren. Der Bedarf an präzisen Uhrgläsern, die die Ziffern und die Zeiger ohne optische Verzerrung bei der Draufsicht abdecken, ist dementsprechend groß. Uhrgläser, die sowohl dieser optischen Anforderung genügen, als auch die niedrige Bauform der Uhr selbst nicht unnötig verstärken, sollen daher vorteilhafterweise eine völlig plane Sichtfläche aufweisen. Dei Querschnitt des umschlossenen Innenraumes des Uhrglases weist dazu eine etwa trapezförmige Form auf. Auch die äußere Gestalt ist im Querschnitt etwa trapezförmig, wobei jedoch die Kanten der Sichtfläche zusätzlich angefast sein können. Die Querschnittsform eines Uhrglases dieser Art ist beispielsweise in der F i g. 4 dargestellt. Diese trapezförmigen Gläser gewährleisten, daß bei extrem flacher Bauform die Zeiger frei umlaufen können und daß gleichzeitig eine optische Verzerrung nicht auftritt. Bei der Herstellung solch trapezförmiger Gläser nach den herkömmlichen Verfahren, wie oben er-Fäutert, treten jedoch einige Probleme auf, da die ebene Sichtfläche beim Erwärmen und Erweichen des Glasrohlings immer verformt wird.

Es wurde daher nach dem Stand der Technik auch versucht, einen Glasblock in die gewünschte trapezförmige Gestalt zu schleifen, so daß mit Sicherheit plane Sichtflächen gewährleistet sind. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, daß der Flanschteil des halbfertigen Uhrglases bei der Schleifarbeit ein unangenehmes Hin-

dernis darstellt, so daß es praktisch unmöglich ist, ein Uhrglas mit völlig ebener Innenfläche durch Schleifen herzustellen. Überdies ist ein Schleifvorgang, der ein Uhrglas aus dem Vollen herausarbeitet, außerordentlich zeitaufwendig und teuer. Prinzipiell läßt sich natürlieh die gewünschte trapezförmige Gestalt durch Schleifen herausarbeiten, doch sind solche Uhrgläser wegen des Preises dann praktisch unverkäuflich.

Demgemäß besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, ein Venahren der eingangs genannten Art zur Herstellung eines Uhrglases zu schaffen, das in wirtschaftlicher Weise die Herstellung von optisch einwandfreien und präzisen Uhrgläsern ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird die-,e Aufgabe dadurch gelöst, daß der Rohling auf der Patrize liegend nur im Randbereich entlang des Umfangs auf Erweichungstemperatur erhitzt wird und anschließend der erhitzte Randbereich geformt wird. Dadurch wird erreicht, daß lediglich der Randbereich einer Wärmebehandlung und einer Erweichung unterliegt, und daß dabei die Oberfläche des Mittelbereichs, der im Endzustand die Sichtfläche bildet, nicht beeinträchtigt wird. Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, daß die beiden Flächen des Rohlings vorbearbeitet sind. Eine Nachbearbeitung der Sichtflächen des Fertigprodukts erübrigt sich dadurch weitgehendst.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß der Rohling während des Pressens durch Saugwirkung auf der Patrize festgehalten wird, und daß die Saugwirkung nur im Mittelbereich des Rohlings angreift.

Damit eine ungleichmäßige Erwärmung und damit Wärmespannungen im Rohling vermieden werden, ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, daß der Rohling während der Erhitzung des Randbereiches eine Drehbewegung ausführt.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß die Patrize konzentrisehe erhabene Teile aufweist, auf denen der Rohling aufliegt, die eine Vertiefung bilden, und daß das innenliegende Teil die Säugöffnung bildet.

Eine bevorzugte Ausgestaltung dieser Vorrichtung sieht vor, daß die Vertiefung über Kanäle mit der Außenatmosphäre verbunden ist, und daß die Patrize angrenzend an das äußere konzentrische Teil entlang ihres Umfangs Luftaustrittsöffnungen aufweist. Dadurch wird einerseits vermieden, daP über die gesamte ebene Sichtfläche des Glases ein Unierdruck auftritt, der zu einer Verformung führen könnte, und daß andererseits während des Preßvorgangs des Randbereiches Luftblasen zwischen der Patrize und dem Glas eingeschlossen werden.

Zur Vermeidung von Rissen in der Glasmasse während des Preßvorgangs ist vorteilhafterweise schließlich vorgesehen, daß die Matrize am Rand entlang des Umfangs eine halbkreisförmige Nut aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels, unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. I eine Schnittansicht eines Halbfertigstücks, das nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellt wurde,

F i g. 2 eine Schnittansicht des Uhrglases, das durch Schleifen des Halbfertigstücks der F i g. 1 in eine plankonkave Form gebracht wurde,

F i e. 3 eine Schnittansicht eines, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, halbfertigen, trapezförmigen Glases,

F i g. 4 eine Schninansicht eines trapezförmigen Uhrglases, das durch Beschleifen des Umfangsrandes des halbfertigen Stücks der F i g. 4 fertiggestellt ist, und

F i g. 5 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten Ausführuiigsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein zylindrischer Patrizensockel vorgesehen, der mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Die Patrize 2 besteht aus einem Stück mit dem oberen Teil des Patrizensockels 1. der auf einem Drehtisch (nicht dargestellt) gehaltert ist. Am Außenumfang der Patrize 2 ist ein konzentrisches erhabenes Teil 5 angeordnet, während der Mittelbereich der Patrize 2 mit einem konzentrischen erhabenen Teil 15 mit einer Saugöffnung 3 und einem zugehörigen Saugrohr 4 versehen ist. Das Saugrohr 4 ist mit einer nicht gezeigten Saugpumpe verbunden. An der Oberseite der Patrize sind zwischen dem erhabenen Teil 5 und der mittigen Saugöffnung 3 eine Vertiefung 6 und Kanäle 7 geformt. Im oberen Teil der Patrize befinden sich außerhalb des konzentrischen erhabenen Teils 5 Luftaustrittsöffnungen 8. Ein auf- und abbeweglicher Preßstempel 9. der aus einem Stück mit der Matrize 10 besteht, ist oberhalb und gegenüberliegend der Patrize angeordnet. Der Preßstempel 9 ist durch eine Kolbenstange mit einer nicht gezeigten hydraulischen Presse verounden. In dem divergierenden Rand 11 der Matrize 10 ist eine Nut 12 von halbkreisförmigem Querschnitt geformt. Um den Umfang des zu bearbeitenden Rohlings 14 herum ist in gleicher Höhe eine Heizeinrichtung 13 angeordnet.

Im Betrieb wird als Rohling 14 ein Flachglas von der richtigen Form und Größe vorbereitet und die entgegengesetzten Flächen dieses Flachglases werden vorgewärmt. Der vorgewärmte Rohling 14 wird auf die Patrize 2 aufgelegt und durch einen mittels der Saugöffnung 3 auf das Glas ausgeübten Unterdruck festgehalten. Hierauf wird der Patrizensockel 1 mit einer vorgegebenen, konstanten Drehzahl in Drehung versetzt und der Umfang des Rohlings 14 durch die Heizeinrichtung 13 gleichmäßig erwärmt und erweicht. Danach wird die Drehbewegung der Patrize 2 zum Stillstand gebracht und die Matrize 10 auf den Rohling 14 aufgepreßt.

Dabei findet an den ebenen Flächen des nach dem Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung geformten Uhrglases mit Ausnahme der Ränder praktisch keine Verformung statt. Dies wird dadurch erreicht, daß der atmosphärische Druck in den Vertiefungen 6 zwischen der Saugöffnung 3 und dem erhabenen Teil 5 bewirkt, daß die Flammen am Eindringen in die Vertiefungen 6 gehindert werden, wodurch eine Beschädigung der Oberfläche des Glases vermieden wird. Ferner verhindert der atmosphärische Druck die Verformung des scheibenförmigen Rohlings 14, die sonst durch die Ausübung eines Unterdrucks auf die Mitte der Scheibe auftreten würde. Der erhabene Teil 5 wirkt als Wärmesenke, so daß die Wärme, die von den Heizeinrichtungen 13 zugeführt wird, von dem erhitzten Umfang des Rohlings 14 zu dem konzentrischen erhabenen Teil 5 und zur Patrize 2 abgeleitet wird. Daher bleibt der durch den erhabenen Teil 5 begrenzte innere Teil des Rohlings 14 unterhalb der Erweichungstemperatur des Glases. Die Luftaustrittsöffnungen 8 ermöglichen das Austreten der Luft, die sonst zwischen der Patrize 2 und dem Umfang der Glasscheibe einge-

schlossen würde, was zur Folge hätte, daß der gebogene Flanschteil des trapezförmigen Uhrglases verformt wird. Die Nut 12 mit halbkreisförmigem Querschnitt in der Matrize 10 dient dazu, eine Rißbildung zu verhindern, die sonst beim Formen des gebogenen Flanschteils am Umfangsrand des Rohlings 14 auftreten würde. Die Kontaktfläche zwischen der Oberfläche des Rohlings 14 und der Gesenkfläche ist dabei auf ein Mindestmaß herabgesetzt, so daß die Gefahr einer Beschädigung der optischen Glasoberfläche durch diesen Kontakt sehr gering ist.

Das folgende Beispiel beschreibt, wie ein qualitativ hochwertiges Uhrglas unter spezifischen Betriebsbedingungen mit Hilfe der Erfindung hergestellt wurde.

Eine Scheibe aus optischem Glas mit einem Durchmesser von 32 mm und einer Dicke von 2 mm wurde vorbereitet und die beiden Flächen der vorbereiteten Glasscheibe wurden geschliffen und poliert. Hierauf wurde die Glasscheibe auf etwa 35O⁰C vorgewärmt. Die vorgewärmte Glasscheibe wurde auf die Patrize 2 der Vorrichtung aufgelegt und auf dieser durch die Ausübung einer Saugwirkung durch die mittige Saugöffnung 3 festgehalten. Hierauf wurde die Patrize 2 mit einer Drehzahl von 30 U/min in Drehung versetzt und gleichzeitig wurde der Umfang der Glasscheibe dadurch erwärmt und erweicht, daß Gasflammen aus Gasbrennern 13 auf den Umfang der Glasscheibe gerichtet wurden. Die Gasbrenner 13 waren so angeordnet, daß die Gasflamme in der Höhe von ²Ii der Dicke der Glasscheibe ausgerichtet war und die Gasflamme sich gleichzeitig etwa 4 mm über den Urnfang der Glasscheibe erstreckte. Die Drehung der Patrize 2 wurde J>

dann abgestellt und die Matrize abgesenkt, um den Umfangsteil der Glasscheibe mit einem Druck von 3 kg/cm² in die in der F i g. 3 dargestellte Gestalt zu formen. Die auf diese Weise geformte Glasscheibe wurde aus der Vorrichtung entnommen und in einem Ofen thermisch entspannt. Schließlich wurde nur der Umfang der Glasscheibe in die endgültige Form geschliffen und poliert. Die endgültige Gestalt ist in der F i g. 4 dargestellt.

ίο Die beiden ebenen Flächen des auf diese Weise hergestellten trapezförmigen Uhrglases zeigten keine Spur einer Beschädigung durch die Gasflammen. Die Sichtfläche des Uhrglases hatte eine präzis ebene Oberfläche, ebenso wie die als Rohling verwendete Glasscheibe aus optischem Glas vor der Behandlung.

Die vorangehende Beschreibung ist auf ein kreisförmiges Glas gerichtet, jedoch kann die Erfindung ebensogut für die Herstellung rechteckiger, quadratischer oder elliptischer Gläser angewendet werden.

Die Sichtflächen der nach der Erfindung hergestellten Uhrgläser sind nahezu vollkommen eben. Die Abweichung von einer ideal ebenen Glasoberfläche beträgt bis etwa 0,2 μΐη, so daß es nicht unbedingt erforderlich ist. diese Uhrgläser einer Fertigschleifbehandlung zu unterziehen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die erforderliche Menge an Glasmaterial nur V10 derjenigen beträgt, die bei herkömmlichen Verfahren notwendig ist, und da überdies das Halbfertigstück eine Form und Abmessungen aufweist, die nahezu gleich denjenigen des Fertigprodukts sind, ist der Zeitaufwand für die Fertigschleifarbeit drastisch herabgesetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Uhrglases durch Pressen eines Rohlings zwischen Matrize und Patrize, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (14) auf der Patrize (2) liegend nur im Randbereich entlang des Umfangs auf Erweichungstemperatur erhitzt wird und anschließend der erhitzte Randbereich geformt wird. w

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flächen des Rohlings (14) vorbearbeitet sind.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (14) während des Pressens durch Saugwirkung auf der Patrize (2) festgehalten wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daö der Rohling (14) während der Erhitzung des Randbereichs eine Drehbewegung ausführt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugwirkung nur im Mittenbereich des Rohlings angreift.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (2) konzentrische erhabene Teile (5, 15) aufweist, auf denen der Rohling (14) aufliegt, die eine Vertiefung (6) bilden, und daß das innenliegende Teil (15) die Saugöffnung (3) bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (6) über die Kanäle (7) mit der Außenatmosphäre verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (2) angrenzend an das äußere konzentrische Teil (5) entlang ihres Umfangs Luftaustrittsöffnungi.n (8) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (10) am Rand (11) entlang des Umfangs eine halbkreisförmige Nut (12) aufweist.