DE2402300C2 - Verfahren zum Trennen von Hohlkörpern aus Glas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Hohlkörpern aus Glas, bei dem die Trennstelle thermisch erweicht und durch ein Schneidwerkzeug zumindest teilweise mechanisch geteilt wird.

Ein häufig vorkommender Arbeitsgang L^i der Fertigung von Glashohlkörpern besteht darin, daß ein Teil des Hohlkörpers in einer Ebene senkrecht zu seiner Hauptachse abgetrennt wird, sei es, um beispielsweise eine vom Blasvorgang her zu verwerfende Kappe abzutrennen, oder um ebene Endflächen zum Zusammensetzen zweier Hohlkörper zu erhalten.

Zur Ausführung dieses ArDeitsganges sind besonders drei Verfahren bekannt, nämlich das Sägen, das Sprengen und das Trennschmelzen.

Zum Trennsägen eines Glashohlkörpers wird üblicherweise eine rotierende Stahlscheibe benutzt, deren Umfang beispielsweise mit einem Schleifkern aus Diamant-Sintermaterial versehen ist. Beim Sägen kann auch der Glaskörper langsam rotieren, wenn er einen größeren Durchmesser als das Sägeblatt besitzt. Das Trennsägen wird normalerweise an der kalten Trennstelle ausgeführt, wobei das Sägeblatt noch zusätzlich durch ein Kühlmittel gekühlt wird.

Der Trennvorgang durch Sägen ist mit den folgenden Nachteilen behaftet:

Grundsätzlich muß gewartet werden, bis der Hohlkörper genügend abgekühlt ist, um Bruch und Randaussplitterungen zu vermeiden. Die Trennstelle ist auf ihrer gesamten Fläche verletzt und aufgerauht und bietet besonders bei Geräten für die Lebensmittelindustrie Bakteriennestern Hall, die von Zeit zu Zeit durch intensive Reinigung entfernt werden müssen.

In den meisten Fällen macht das Trennen durch Sägen weitere kostenverursachende Bearbeitungsschritte erforderlich. So müssen solche Trennstellen häufig achscnwinklig geschliffen und die Ränder facettiert werden. Der dabei am Glaskörper verbleibende Schleifschlainm muß durch Waschen entfernt werden.

Infolge der durch die mechanische Bearbeitung ver letzten Glasoberfläche sinkt die Festigkeit des Glaskör-

f>5 pers um etwa eine Zehnerpotenz, da bei Spannungszuständen durch die verschiedenartigsten Beansoruchungen von diesen Stellen vorzeitige Brüche ausgehen können.

Will man diese Nachteile durch Feuerpolieren beseitigen, so müssen ein zusätzlicher Schmelzvorgang und ein anschließender Kühlvorgang ausgeführt werden.

Beim Sprengen eines Glashohlkörpers wird der Umstand ausgenu«zt, daß durch einen durch schnellen Temperaturwechsel erzeugten, hohen Temperaturgradienten Spannungen im Glas entstehen, die zum Bruch führen, wenn sie von einer Oberflächenverletzung ausgehen. Dementsprechend wird zum Sprengen die kalte Trennsli.ile vorgeritzt und durch Brenner schnell erwärmt. In manchen Fällen arbeitet man auch mit Abschrecken.

Die Nachteile beim Trennen durch Sprengen sind denjenigen beim. Sägen ähnlich. Auch das Sprengen kann meist nur nach dem Kühlvorgang ausgeführt werden. Gesprengte Ränder weisen sehr scharfe Kanten auf, so daß auch hier ein Facettieren erforderlich ist.

Mundgeblasene Gegenstände mit ./icht ganz gleichmäßiger Wandstärke lassen sich oft nicht ganz planparallel und achsenwinklig absprengen, was weitere Arbeitsgänge, wie Nachschleifen, Facettieren und Waschen zur Folge hat.

Will man die Trennstellcn feuerpolieren, muß sich daran noch ein Kühlvorgang anschließen.

Sollen mechanische Einwirkungen im kalten Zustand auf einen Glashohlkörper beim Trennen sowie das mechanische Bearbeiten der Trennstelle vermieden werden, werden Glashohlkörper durch Trennschmelzen geteilt. Hierfür braucht der Glaskörper nichi speziell vorbehandelt zu werden. Er kann in dem Zustand getrennt werden, in dem er aus der vorhergegangenen Bearbeitungsstufe kommt, vorausgesetzt, daß er formstabil ist. Die Trennstelle wird an ihrem gesamten Umfang durch Brenner so weit erwärmt, bis der abzutrennende Teil abgezogen werden kann.

Das Trennschmelzen liefert zwar mechanisch wenig beschädigte Trennflächen, diese sind im Gegensatz zum Sägen und Sprengen aber immer abgerundet bzw. gewölbt. Technologisch ist das Trennschmelzen aber auch noch mit anderen Nachteilen behaftet.

Glas ist bekanntlich ein schlechter Wärmeleiter. Will man Glashohlkörper von mehr als etwa 4 mm Wandstärke durch Schmelzen trennen, so muß man verhältnismäßig stark und lange erwärmen, bis auch die Innenwand der Trennstelle die notwendige Erweichungstemperatur erreicht hat. Das hat zur Folge, daß die Trcnnstellen an ihrer äußeren Oberfläche oft überhitzt werden und die Erwärmung sich über einen unnötig breiten Oberflächenbereich in axialer Richtung ausdehnt.

Durch die Überhitzung der Trennstelle verdampfen Bestandteile aus der Glasoberfläche, was zu nachteiligen örtlichen Zusammensetzungsänderungen führen kann. Im Fall von Borosilikatgläsern verdampft beispielsweise Alkaliborat, das sich außerdem an den Abschmelzbrennern niederschlägt und deren Düsen ver- S5 schmutzt.

Die zwangläufig erhitzte, große Glasmasse führt bei Hohlkörpern mit ungleicher Wandstärkenverteilung zu Abschmelzrändern mit Tropfenbildung. Die Planparallelität und die Achsenwinkligkeit der Trennfläche kön- fto nen auch bei diesem Verfahren nicht gewährleistet werden.

Die aufgeführten Nachteile lassen sich weitgehend vermeiden, indem Temperaturerweichung und mechanisches Trennen gemeinsam angewendet werden.

In DTPS 4 28 816 und DTPS 6 89 871 sind zwei einander ähnliche Vorrichtungen beschrieben, die nach diesem Prinzip arbeiten, und mit denen insbesondere Glasrohre unter Einwirkung thermischer und mechanischer Energie getrennt werden können.

Mit beiden Vorrichtungen wird zuerst die Trennstelle thermisch erweicht und dann durch gleichzeitig von innen und außen ansetzende Werkzeugpaaare durchtrennt. Dabei handelt es sich im Falle der DT-PS 4 28 816 um zwei scherenartig gegeneinander arbeitende Schneidwerkzeuge und im Falle der DT-PS b 89 871 um ein Schneidwerkzeug und eine als Gegendruekllache dienende Rolle.

Beide Vorrichtungen lassen sich bedingt durch das ihnen zugrundeliegende Trennverfahren nur zum Trennen von offenen Glashohlkörpern wie Glasroh.en an wenden, da das Gegenwerkzeug zum Trennen in den Hohlkörper eingeführt werden muß. Nun sind aber insbesondere rr.undgeblasene Hohlkörper aus Glas anfänglich geschlossen und sollen unter anderem erst durch einen Trennvorgang zu einem Gebrauchsgegenstand weiterverarbeiiet werden. Dafür sind die bekannten Vorrichtungen ungeeignet.

Abgesehen von diesem rein räumlichen Hindernis weist das Trennverfahren mit den genannten Vorrichtungen insbesondere bei Glashohlkörpern mil mehr ;ils 4 mm Wandstärke im wesentlichen die gleichen Nachteile auf wie das reine Trennschmelzen, denn die Trennstelle muß auch hier über die volle Wandstärke erweicht werden, damit die Trennwerkzeuge von beiden Seiten einsetzen können. Dabei treten bereits die als besonders nachteilig beschriebenen örtlichen Überhitzungen im Bereich um die Trennstelle herum auf.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Trennen von Hohlglasgcgenständeii, das die obenerwähnten Nachteile bekannter Verfahren vermeidet und insbesondere von der geometrischen Gestall der zu trennenden Hohlglaskörper weitgehend unabhängig ist.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Trennen von Hohlglaskörpern aus Glas erreicht, mit dem der Hohlkörper unter Anwendung thermischer Erweichung und zusätzlicher Anwendung eines Werkzeugs in einen weiter zu verarbeitenden Gebrauchsteil und einen zu verwerfenden Abfallteil getrennt wird und welches irn einzelnen dadurch gekennzeichnet ist. daß

a) der in einer Einspannvorrichtung rotierende Glaskörper durch Brenner zu der Außenoberflaehe der Trennstelle erweicht wird,

b) die erweichte Glasmasse durch ein von außen ansetzendes Werkzeug von der Trennstelle weg zum Abfallteil des Glaskörpers hin verdrängt wird,

c) der Grund der durch dieses Werkzeug gebildeten Trennfurche durch diese Brenner weiter erweicht und gleichzeitig das erweichte Glas durch dieses Werkzeug zum Abfallteil des Glaskörpers hin verdrängt wird, worauf

d) die verbleibende Wandstärke durch Schmelzen getrennt wird.

Da es sich in den meisten Fällen darum handelt, rotationssymmcirische Glashohlkörper planparallel und achsenwinklig, d. h. in einer genau senkrecht zur Hauptachse des Hohlkörpers verlaufenden Ebene in einen weiter zu bearbeitenden oder zu benutzenden Gebrauchsteil und in einen zu verwerfenden Abfallteil zu trennen, kann das erfindungsgemäße Verfahren zur weitestgehenden Ausnutzung aller mit ihm gegebenen Vorteile den Erfordernissen dieses speziellen Falles besonders angepaßt werden.

Die Anwendung des erlindungsgcinäßen Verfahrens

auf den beschriebenen Fall erfolgt vorteilhafterweise in folgenden Verfahrensschritten:

Der zu trennende rotationssymmetrischc Hohlkörper wird an der Seite des nach der Trennung weiter zu verwendenden Teils in ein Futter cingespan'it und langsam um seine Längsachse rotieren gelasser. Dabei wird die Oberfläche an der vorgesehenen Trennstellc von außen durch Brenner erhitzt. Nach einer gewissen Temperaturerweichung der Oberfläehenschichten wird die plastische Glasmasse durch ein geeignet geformtes, mechanisches Werkzeug aus der Trennlinie zum Abfalltcil des Glaskörpers hin verdrängt, wodurch in der Trennlinie eine Furche entsteht, deren zum Gebrauchsteil des Hohlkörpers hin gerichtete Seite durch dieses Werkzeug zu einer exakt verlaufenden Trennfläche ausgebildet wird. Während des Eingriffs dieses mechanischen Werkzeugs wird der Grund dieser Furche durch die Brenner weiter erweicht und das Werkzeug so weit nachgeführt, bis der größte Teil der ursprünglich vorhandenen Wandstärke an der Trennstellc durchtrennt ist. Dann wird das Werkzeug entfernt und die verbliebene Wandstärke bei weiterer Rotation des Hohlkörpers durch die Brenner so weit erweicht, bis sich der Abfallteil vom Glashohlkörpcr abziehen läßt.

Zur Nachbehandlung der Trennfläche des Gebrauchsteils kann diese durch die Brenner weiter auf Temperatur gehalten und durch ein anderes Werkzeug geglättet oder in die gewünschte Form gebracht werden. Auf diesem Wege lassen sich besonders ebene Trennflächen erzeugen, was beim herkömmlichen Trcnnschmclzcn nicht möglich ist.

Die Durchführung des beschriebenen Verfahrens mittels einer dafür vorgesehenen Vorrichtung wird mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar F i g. 1 einen Längsschnitt durch den in die Trennvorrichtung eingespannten Glashohlkörper mit dem Trennwerkzeug im Eingriff.

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Glashohlkörpcr und die Vorrichtung nach F i g. 1.

Fig. 3 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1. jedoch mit abgetrenntem Abfalltcil und einer Formrollc im Eingriff.

F.in rolalionssymmelrischer Glashohlkörpcr 1 ist senkrecht hängend in ein Futter 2 eingespannt, das es gestattet, den Glaskörper um seine Achse rotieren /u lassen (Fig. 1). Der zu verwerfende Abfallteil 3 des Glaskörpers zeigt dabei nach unten. Zwei ausschwenkbare Brcnnerelemcnte 4 umschließen den Glaskörper 1 in der Trennebene zu etwa drei Vierteln des Umfangs. Durch die Rotation des Glaskörpers 1 ist dennoch gewährleistet, daß die Trcnnstelle über den ganzen Umfang gleichmäßig erwärmt werden kann. Eine axial bewegliche Absenktasse 5 wird unter dem Abfallteil 3 des Glaskörpers 1 so eingestellt, daß sie sich um einen bestimmten Abstand χ (F i g. 1) unterhalb des Abfallteils befindet.

Nach genügender Aufweichung der Glasoberfläche durch die Brenner 4 wird an der Trcnnstelle eine an einem Hebel 7 cinschwcnkbare Schneidrolle 6 zum Eingriff gebracht (F i g. 1 und F i g. 2), die in das erweichte Glas eindringt und die Trennstellc zu einer Furche vertieft. Dadurch, daß die Achse der Schneidrolle 6 um einen Winkel λ gegen die Rotationsachse des Glaskörpers 1 geneigt ist, wird die weiche Glasmasse von der Trennstelle weg zum Abfallteil 3 des Glaskörpers hin gedruckt, wo sie sich in einer Art Wulst 8 aufstaut. Die zum Gebrauchsteil des Glaskörpers 1 hin gerichtete Trennfläche 9 der so entstandenen Trennfurche wird durch die Schneidrolle 6 genau und sauber begrenzt, ίο Auf diese Art wird am Gebrauchsteil des Glaskörpers 1 zwangsweise eine planparallele und achsenwinklige Trennfläche erzeugt. Die Breite der Trennfurche kann verändert werden, indem man durch Variation des Winkels a die Förderwirkung der Schneidrolle 6 beeinflußt.

Unter weitcrem Erhitzen des Trennfurchengrundes durch die Brenner 4 wird die Schneidrolle 6 so weil vorgetrieben, bis etwa zwei Drittel der Wandstärke S des Glaskörpers I durchtrennt sind. Die verbliebene Wandstärke 5i wird nach Ausschwenken der Schneidrolle 6 durch die Brenner 4 allein durchirennt.

Die Brenner sind in der Lage, die Restwandstärke 5t in kurzer Zeit zu durchwärmen. Bei Erreichen einer gewissen Erweichung der Restwandstärke senkt sich der Abfallteil 3 des Glaskörpers 1 durch sein Eigengewicht um die Strecke χ ab, bis er auf der Absenktasse 5 aufliegt. Dadurch wird ein schiefes Abkippen des Abfallteils vermieden. Die um die Strecke χ ausgezogene Restwandstärke S\ wird nun durch die Brenner 4 durchgeschmolzen. Gleichzeitig wird die Absenktasse 5 mit einer raschen Bewegung um die Strecke y abgesenkt, wodurch der Abfalltcil 3 abgezogen wird.

Die Brenner 4 werden nun um etwa 3 bis 4 mm nach oben bewegt, um die Trennfläche 9 warmzuhalten. Nun wird eine Formrolle 10 eingefahren und mit einer verzögerten Geschwindigkeit auf ein vorher eingestelltes Maß gegen die Trennfläche 9 gedrückt. Es genügen etwa zwei Umdrehungen des Glaskörpers 1, um der Trennfläche 9 die gewünschte, meist ebene Form zu geben.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es wichtig, daß die Brenner die Trennslclle nicht ganz umschließen. Auf diese Weise verbleibt ein freier Sektor, der den Eingriff von Werkzeugen an der Trcnnstelle erlaubt, während diese von den Brennern erwärmt wird.

Neben den Vorteilen, daß durch den gleichzeitigen Einsatz von Brennern und Werkzeugen bei einer kontrollierten Erwärmung eine zwangsweise planparal'ele und achsenwinklige Trennfläche erzeugt wird, ist es nach dem erfindungsgemäßcn Verfahren möglich, den Abtrennvorgang gegenüber dem bekannten Trennschmelzen noch wesentlich zu verkürzen. Abtrennen und Formgebung der Trennfläche können darüber hinaus in einem Arbeitsgang stattfinden.

Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren für mundgeblasene Glasartikel deren Wandstärkenverteilung über den Umfang nicht gleichmäßig ist, und für Glasartikel, deren Wandstärke mehr als 4 mm beträgt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trennen von Hohlkörpern aus Ulas unter thermischem Erweichen und zusätzlicher \nwendung eines Werkzeugs, in einen weiter zu /erwertenden Gebrauchsteil und einen zu verwerenden Abfallteil, dadurch gekennzeichiet, daß

a) der in einer Einspannvorrichtung rotierende Glaskörper durch Brenner an der Außenoberfläehe der Trennstelle erweicht wird,

b) die erweichte Glasmasse durch ein von außen ansetzendes Werkzeug von der Trennstelle weg zum Abfallteil des Glaskörpers hin verdrängt wird,

c) der Grund der durch dieses Werkzeug gebildeten Trennfurcbe durch diese Brenner weiter erweicht und gleichzeitig das erweichte Glas durch dieses Werkzeug zum Abfallteil des Glaskörpers hin verdrängt wird, worauf

d) die verbleibende Wandstärke durch Schmelzen getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Trennvorgang an dem Gebrauchsteil entstandene Trennfläehe im noch warmen Zustand durch ein zweites Werkzeug geglättet und/oder in eine gewünschte Form gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zum planparallelen und achsenwinkligen Trennen von rotationssymmetrischen Hohlkörpern aus Glas, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Glashohlkörper mit frei nach unten hängendem Abfallteil in einer Einspannvorrichtung um seine Hauptachse rotieren gelassen und die Außenoberfläche der waagerecht umlaufenden Trennstelle durch Brenner erweicht wird,

b) nach ausreichender Erweichung der Außenoberfläche der Trennstelle ein Trennwerkzeug an der Trennstelle angesetzt wird, das die Trennstelle zu einer Trennfurche vertieft, wobei die verdrängte Glasmasse allein nach unten zum Abfallteil hin gefördert wird, wo sie sich in einem Wulst aufstaut, während die dem Gebrauchsteil zugewandte, obere Seitenfläche der Trennstelle durch das Trennwerkzeug planparallel und achsenwinklig ausgebildet wird,

c) die Trennfurche mit fortschreitender Erweichung ihres Grundes durch die Brenner mit dem Trennwerkzeug v/ci'.er vertieft wird, bis der überwiegende Teil der Wandstärke durchtrennt ist, und

d) das Trennwerkzeug wieder entfernt, die verbliebene Wandstärke durch die Brenner weiter erweicht und der Abfallteil des Glashohlkörpers abgezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verfahrensschrittes d) das Trennwerkzeug wieder entfernt wird und die verbliebene Wandstärke durch die Brenner weiter erweicht wird, bis der Abfalllei! des Glaskörpers durch sein Eigengewicht auf eine dicht unter ihm angeordnete Auffangfläche parallel absinkt, wobei die verbliebene Wandstärke entsprechend der Höhe des Absinkens ausgezogen wird, und daß diese ausgezogene Restwandstärke durch die Brenner durchschmolzen wird, wobei die Auflagefläche mit

dem Abfallteil schnell nach unten bewegt und das Abfallteil abgezogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) nach dem Abtrennen des Abfallteils die Brenner um eine solche Strecke höher bewegt werden, daß sie die Trennfläehe des Gebrauchsteils erwärmen und auf einer gewünschten Temperatur halten, und

b) die Trennfläche durch dieses zweite Werkzeug, das die Gestalt einer Formrolle besitzt, geglättet und/oder in die gewünschte Form gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennwerkzeug eine an einem Hebelarm einschwenkbare Schneidrolle verwendet wird, deren Achse zum Zwecke einer gerichteten Verdrängung der erweichten Glasmasse um einen spitzen Winkel gegen die Rotationsachse des Glashohlkörpers geneigt ist.