DE3507498A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von hohlglaesern mit einem glatten, abgerundeten rand - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen von hohlglaesern mit einem glatten, abgerundeten rand

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DE3507498A1
DE3507498A1 DE19853507498 DE3507498A DE3507498A1 DE 3507498 A1 DE3507498 A1 DE 3507498A1 DE 19853507498 DE19853507498 DE 19853507498 DE 3507498 A DE3507498 A DE 3507498A DE 3507498 A1 DE3507498 A1 DE 3507498A1
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Description

  • " Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen
  • von Hohl gläsern mit einem glatten, abgerundeten Rand " Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Hohlgläsern mit einem glatten, abgerundeten Rand durch Abtrennen eines ursprünglich mit dem Hohlglas verbundenen Randteils bei Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes durch Beschuß der rotierenden Trennstelle mittels mindestens eines fokussierten Energiestrahis und nachfolgendes Versxhmeizen.
  • Derartige Hohl gläser werden durch Blasen oder Pressen hergestellt. Sie besitzen infolgedessen einen mehr oder weniger unregelmäßig geformten Rand, der abgetrennt werden muß, bevor die Herstellung des eigentlichen Mundrandes erfolgen kann. Der abzutrennende Randteil wird bei geblasenen Hohl gläsern auch als Blaskappe oder kurz als Kappe bezeichnet.
  • Für das Abtrennen der Kappe und das Herstellen des Mundrandes sind mehrere Verfahren bekannt.
  • Bei dem sogenannten Abschmelzverfahren wird das Hohlglas an der Trennstelle soweit erhitzt, bis die Kappe abschmilzt und nach unten abfällt. Dieses Verfahren ist jedoch nur für die Herstellung billiger Wirtschaftsgläser geeignet, da sich hierbei ein unschöner Randwulst ausbildet, der häufig auch als "Wurzel" bezeichnet wird. Dabei bildet sich an der letzten Trennstelle eine tropfenförmige Verdickung aus, die den ästhetischen Eindruck zusätzlich ungünstig beeinflußt. Darüberhinaus erschwert der Randwulst die Reinigung und begünstigt die Ausbildung von Bakterienherden, wenn hinter dem Randwulst, beispielsweise bei einer oberflächlichen Reinigung mit kaltem Wasser, Speisereste, Lippenstift oder dergleichen zurückbleiben. Einerseits verfestigt ein solcher Randwulst naturgemäß das Glas, andererseits lehnen aber insbesondere Feinschmecker derartige Gläser für hochwertige Getränke, insbesondere für Weine, ab.
  • Für die Herstellung hochwertiger Gläser hat sich daher das sogenannte Absprengverfahren durchgesetzt. Hierbei erfolgt eine Ritzung in kaltem Zustand, und durch örtliche Erwärmung mittels einer Flamme werden Spannungen erzeugt, die schließlich zum Absprengen der Kappe führen. Auf diese Weise entsteht naturgemäß ein scharfer und nicht vollständig ebener Rand, der zunächst durch Schleifen begradigt werden muß. Alsdann wird dieser Rand auf beiden Seiten, d.h. innen und außen durch Säumen mechanisch abgerundet, und schließlich erhält der Rand durch das sogenannte "Feuerpolieren" mittels einer Flamme, oder durch mechanisches Polieren oder durch Säurepolieren den gewünschten Glanz. Durch ein solches Verfahren läßt sich der von Feinschmeckern bevorzugte dünne Mundrand ausbilden, und auch der ästhetische Eindruck des fertigen Glases ist perfekt. Der aus vielen Einzelschritten bestehende Herstellprozeß ist jedoch außerordentlich aufwendig, und es entstehen teilweise innere Spannungen, so insbesondere beim sogenannten Feuerpolieren. Beim mechanischen Polieren entstehen leicht Mikrorisse, die sich gelegentlich nachträglich in das Glas hinein fortsetzen.
  • Das bei Bleikristallgläsern häufig angewandte Säurepolieren ist gleichfalls ein teurer und insbesondere auch zeitaufwendiger Vorgang. Da die verwendete Säure ein starkes Umweltgift ist, bereitet ihre Beseitigung weitere Probleme.
  • Das Schleifen und Säumen beim Absprengverfahren verursacht gleichfalls Umweltprobleme, da die Schleifpartikel durch intensive Waschvorgänge entfernt werden müssen.
  • Die Schleifpartikel bilden im Abwasser Schwebstoffe, die bei Fischen zu ein-er tödlichen Kiemenverstopfung führen können.
  • Durch die Zeitschrift "Glasstt, Juni 1982, Seite 235, ist es bekannt, Rohre aus Quarz und Borsilikatglas mittels eines pulsierenden Laserstrahls eines CO2-Lasers zu trennen und zu verschmelzen. Hierbei entsteht jedoch in einem Zwischenstadium ein verhältnismäßig dicker Randwulst, so daß das Verfahren auf die beschriebenen technischen Anwendungsfälle beschränkt bleibt.
  • Durch den Aufsatz von Städtler 1Laser-Applikationsforschung" im VEB Kombinat Lausitzer Glas - Ein Rückblick auf ein Jahrzehnt - Trennen von Wirtschaftsglas mit dem C02-Laser, veröffentlicht in Silikat-Technik 35 (1984) Heft 2, Seiten 54 bis 56, sind Versuche bekannt, die Blaskappen bei der Herstellung von Trinkgläsern durch die thermische Einwirkung eines fokussierten Laserstrahis abzutrennen. Dabei wird das Glas an der Trennstelle teilweise geschmolzen und teilweise verdampft, wobei mikroskopisch feine Risse entstehen.
  • Je nach dem Verhältnis von Umfangsgeschwindigkeit zur Strahl leistung erfolgt dabei das Trennen entweder über wiegend durch Abschmelzen und Verdampfen oder durch Absprengen mittels thermischer Spannungen. Der Autor gibt an, daß dabei die Arbeit des Ebenschleifens nur vermindert, nicht aber vollständig eingespart werden kann, und daß außerdem ein nachfolgendes Verschmelzen erfolgen muß. Der Autor befaßt sich weiterhin mit der Optimierung der Verfahrensparameter, kommt jedoch zu dem Ergebnis, daß ideale Verhältnisse nicht zu erzielen sind, und daß die Untersuchungen zum Glastrennen aus diesem Grunde wieder eingestellt worden sind.
  • Eigene Versuche zum Glastrennen durch praktisch vollständiges Verdampfen des Glases an der Trennstelle haben ergeben, daß eine gleichmäßige Abtrennung insbesondere bei unterschiedlichen Wandstärken auf dem Umfang des Hohlglases nicht zu erreichen ist, daß sich an der letzten Trennstelle wiederum eine unerwünschte Tropfenbildung einstellt und daß der Rand - offensichtlich in Folge des Impulsbetriebes - eine feine Welligkeit aufweist, die nachträglich nur schwer zu beseitigen ist. Als besonders nachteilig stellte sich dabei der schlechte Wirkungsgrad und die verhältnismäßig sehr lange Dauer für das Abtrennen durch Verdampfen heraus.
  • Wenn man beim Verdampfen mittels eines Laserstrahls von der vollen Wandstärke ausgeht, muß eine entsprechend große Glasmenge verdampft werden, die aus zwei Gründen durch Absaugen vollständig entfernt werden muß: Einmal sind Glasdämpfe, die in der Luft zu einem feinen Staub kondensieren, gesundheitsschädlich, und zum andern führt eine Kondensation auf dem Hohlglas selbst zur Ausbildung einer blinden Glasoberfläche, die vom Abnehmer nicht akzeptiert wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, das beim Einsatz eines fokussierten Energiestrahls zu einem dünnen, glatten und gut abgerundeten Rand führt; ohne daß ein Schleifvorgang erforderlich ist und ohne daß beim Einsatz der Energiestrahl quelle die Verdampfung großer Glasmengen erforderlich ist.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß man a) die Trennstelle mittels eines Gasbrenners in einer Breite von etwa 0,3 bis 1,5 mm auf dem Umfang des Hohlglases auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes erhitzt und den abzutrennenden Randteil in einen vorgegebenen axialen Abstand von der ursprünglichen Position bringt und mittels eines synchron und koaxial mit dem Hohlglas rotierenden Halter hält, derart, daß im Gasquerschnitt eine Wespentaille gebildet wird, b) die Wespentaille unter Fortsetzung der Rotation mit dem mindestens einen Energiestrahl auf einer Breite beschießt, die deutlich geringer ist als die Breite der Wespentaille, und den Beschuß fortsetzt, bis die Glasteile durch Verdampfen von Glas getrennt sind, und c) zum Verschmelzen den Rand des Hohl glases unter Fortsetzung der Rotation erneut mit einem Gasbrenner beheizt, bis die Trennstelle dieivorgegebene Abrundung und den Glanz aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Kombination von Abschmelzen und Abtrennen durch Verdampfen unter gleichzeitiger Vermeidung von Eigenspannungen und Rissen. Es handelt sich dabei um die aufeinanderfolgende Anwendung von Gasbrenner - Energiestrahl - Gasbrenner.
  • Als Energiestrahlen können dabei Elektronenstrahlen, Plasmastrahlen und Laserstrahlen angewandt werden, wobei den Laserstrahlen wegen der gegenüber Plasmastrahlen leicht konstant zu haltenden Energie und wegen der gegenüber Elektronenstrahlen niedrigeren Investitionskosten der Vorzug zu geben ist.
  • Von besonderer Bedeutung ist dabei die "Ausdünnung" der Wandstärke zu einer Wespentaille durch einen Ziehprozeß von definierter Länge §'x". Da in der Mitte der Wespentaille nur noch ein Bruchteil der ursprünglichen Wandstärke vorhanden ist, die vorzugsweise zwischen 0,1 mm und einem Drittel der ursprünglichen Wandstärke liegt, muß auch nur noch ein Bruchteil des ursprünglichen Glasvolumens verdampft werden. Dies erleichtert einmal die Abfuhr des Glasdampfes und verkürzt außerdem die Trennzeit mittels des Energiestrahls auf einen entsprechenden Bruchteil. Vor allem aber erfolgt das endgültige Durchtrennen innerhalb einer durch den Zieh- prozeß sehr dünnen "Glashaut", so daß kein merkliche Tropfen gebildet wird und auch beim abschliessenden Verschmelzungsprozeß mittels des Gasbrenners durch die dem Glas eigentümliche hohe Oberflächenspannung eine ausgezeichnete Abrundung einstellt, die bei entsprechender Begrenzung des Verschmelzungsvorganges auch nicht zu dem bekannten Randwulst führt.
  • Das solchermaßen hergestellte Glasgefäß, das die Form eines üblichen Bierglases, einer "Tulpe", eines Kelches, einer Schale (Sektschale) oder einer Vase besitzen kann, zeichnet sich durch ein ästhetisch perfektes Aussehen, die Freiheit von unzulässigen Eigenspannungen und Mikrorissen aus und besitzt keinerlei verdeckte Hohlkehlen, in denen sich bei unsachgemäßer Reinigung Bakterienherde ausbilden können. Auch der bei den bekannten Abschmelzverfahren vorhandene Tropfen wird vermieden.
  • Dabei zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch eine einfache Prozeßführung mit geringem Zeitaufwand aus, wobei der hinsichtlich der Reinigung der Abluft zu treibende Aufwand gering ist und keinerlei Belastung der Umwelt durch Schleifstaub oder Poliersäure entsteht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Mineral gläsern aller Art zum Einsatz kommen, wie sie üblicherweise für Trinkgefässe und andere Gebrauchsgegenstände im Haushalt und in Gastronomiebetrieben verwendet werden.
  • Der Ausdruck "Breite" ist dabei in Umfangsrichtung des Glases und entlang der Trennstelle zu verstehen, d.h. es handelt sich um eine Dimension parallel zur Rotationsachse des Hohl glases.
  • Außerhalb der eigentlichen Trennstelle wird das Hohlglas bei der Bearbeitung bevorzugt in einem Temperaturbereich gehalten, der zwischen der sogenannten Entspannungstemperatur und der Erweichungstemperatur liegt. Die Entspannungstemperatur liegt bei den meisten in Frage kommenden Mineral gläsern zwischen 500 "C (Bleiglas) und etwa 540 "C. Die Erweichungstemperatur, bei der das Glas in den plastischen Zustand übergeht, liegt etwa 30 oC darüber. Bei Einhaltung dieser Bedingung wird das Entstehen von Wärmespannungen praktisch vollständig vermieden.
  • Je nach dem Randirchmesser des Hohlglases, der zwischen etwa 45 mm (Sektkelch) und 120 mm (Sektschale) liegen kann, wird die Drehzahl des Hohl glases zwischen etwa 2 und 10 Umdrehungen pro Minute eingestellt, so daß sich eine entsprechende Umfangsgeschwindigkeit an der Trennstelle ergibt.
  • Bei dem Verfahrensschritt gemäß Merkmal a) wird zweckmäßig einer der üblichen Ringbrenner verwendet, der bevorzugt als Ringschlitzduse ausgebildet ist und mit einem Gemisch aus Brenngas, Luft, Sauerstoff oder mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff betrieben wird, wobei auf eine neutrale Flammencharakteristik zu achten ist. Je nach Gasart und Wandstärke ergibt sich bei einem in herkömmlicher Weise betriebenen Ringbrenner eine Behandlungsdauer zwischen 1,25 und 4,0 Sekunden. Während dieser Zeit wird der abzutrennende Randteil, beispielsweise die sogenannte Kappe, durch die Schwerkraft nach unten gezogen, bis der Randteil auf dem mit gleicher Drehzahl rotierenden Halter zur Auflage kommt. Die Breite der Flamme, die etwa einen Millimeter beträgt, bestimmt dabei das Volumen an plastifiziertem Glas, und der vorgegebene Abstand "x bestimmt das Ziehverhältnis. Aus dem plastifizierten Volumen und dem Ziehverhältnis ergibt sich wiederum die restliche Wandstärke im Bereich der *'Wespentaille".
  • Der Abstand "x" kann dabei zwischen etwa 1,5 und 5,0 mm gewählt werden. Die Festlegung besonders vorteilhafter Verfahrensparameter ist dabei durch Ausprobieren möglich.
  • An die Stelle der Schwerkraft kann dabei aber auch eine definierte Absenkung des abzutrennenden Randteils durch eine mechanische Einrichtung treten, beispielsweise dann, wenn der abzutrennende Randteil ein besonders geringes Gewicht aufweist. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, den Halter mit entsprechenden Greifern auszustatten. Der Halter kann alsdann durch einen entsprechenden Antrieb abgesenkt werden oder durch eine Belastung mit vorgegebenen Gewichten.
  • Die Verwendung eines Gasbrenners hat dabei den Vorteil, daß bereits in der Flamme eine sehr weitgehend homogene Energieverteilung vorliegt, die in Verbindung mit der Rotation des Hohl glases zu einer vollständig gleichmäßigen Erwärmung führt. Durch den Ziehprozeß wird überraschend auch bei ursprünglich auf dem Umfang unterschiedlichen Wandstärken eine weitgehend konstante Restwandstärke erreicht, die bei dem nachfolgenden Trennprozeß mittels des Energiestrahls zu sehr gleichmäßigen Arbeitsbedingungen führt.
  • Darüberhinaus unterstützt die Gasströmung die Formgebung bei der Herstellung der "Wespentaille".
  • Bei dem Verfahrensschritt gemäß Merkmal b) ist es besonders vorteilhaft, einen C02-Laser zu verwenden, der hinsichtlich Leistung und Fokussierungszustand auf eine Leistungsdichte zwischen 2 und 10 Joule/mm2 eingestellt wird. Die bevorzugte Leistung liegt dabei bei etwa 5 Joule/mm2. Ein derartiger C02-Laser hat den Vorteil, daß bei einer Wellenlänge von h = 10,6 ,um eine Energieabsorption von 70 bis 90 % im Glas stattfindet. Dabei wird bevorzugt das Glas an der Trennstelle auf eine Temperatur oberhalb 2.300 QC bzw. 2.573 K aufgeheizt. In diesem Falle können Trennzeiten zwischen etwa 0,3 und 0,45 Sekunden erzielt werden.
  • Bei diesem Verfahrensschritt ist es besonders vorteilhaft, wenn auf die Auftreffstelle des Laserstrahls auf dem Glas eine heiße G.sströmung gerichtet wird und wenn die Gase mit dem verdampften Glasanteil mit einer Saugdüse abgezogen werden. Die heiße Gasströmung wird dabei bevor- zugt durch eine punktförmige Brennerdüse erzeugt. Hierdurch wird es vermieden, daß die Auftreffstelle des Energiestrahls von Kaltluft getroffen wird, die ansonsten durch die Saugdüse in Richtung auf den Auftreffpunkt gefördert wird.
  • Der Verfahrensschritt gemäß Merkmal c) wird wiederum besonders zweckmäßig mit einem herkömmlichen Gasbrenner in Form einer Ringschlitzdüse durchgeführt, wobei das Glas auf Temperaturen zwischen 560 und 700 "C aufgeheizt wird. In diesem Temperaturbereich nimmt die Oberfläche des Glases eine plastisch-zähe Konsistenz ein, wobei die Oberfläche durch die Oberflächenspannung verkleinert, abgerundet und auf Hochglanz gebracht wird.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1.
  • Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist diese Vorrichtung gekennzeichnet durch die Merkmale im Patentanspruch 10.
  • Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn der Halter als Drehteller mit einer Auflagefläche für den Rand des Hohlglases ausgebildet ist und in seiner Antriebswelle ein Gelenk für die planparallele Ausrichtung der Auflagefläche zum unteren Rand des Hohlglases aufweist.
  • Durch einfaches Anheben des Drehtellers vor dem ersten Verfahrensschritt kann sich der Drehteller durch Anstossen an den unteren Rand des Hohlglases planparallel zu diesem ausrichten, so daß auf dem Umfang des Hohl glases ein vollständig gleichmäßiger Ziehprozeß erfolgen kann.
  • Diese Maßnahme ist deswegen wichtig, weil die betreffenden Hohlgläser in der Praxis selten absolut rotationssymmetrisch im Hinblick auf die Rotationsachse des Aufnehmers ausgebildet sind. Durch die angegebene Selbstzentrierung wird ein ungleichmäßiger Ziehprozeß und damit eine etwaige Faltenbildung in der dünnen Glashaut wirksam verhindert. Der Synchronantrieb zwischen dem Aufnehmer und dem Halter sorgt gleichfalls dafür, daß an der Trennstelle keine tangentialen Scherkräfte auftreten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren, eine Vorrichtung zu seiner Durchführung und deren weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert.
  • Es zeigen: Figur 1 einen axialen Vertikalschnitt durch eine vollständige Vorrichtung in schematischer Darstellung, Figur 2 einen Axialschnitt durch den Rand eines nach dem herkömmlichen Abschmelzverfahren hergestellten Trinkglases, Figur 3 einen Schnitt analog Figur 2, jedoch durch den Rand eines erfindungsgemäß hergestellten Trinkglases, Figur 4 einen Ausschnitt aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab (Kreis IV), Figur 5 einen teilweisen vertikalen Axialschnitt durch eine Arbeitsstation, in der der abschliessende Verschmelzungsvorgang durchgeführt wird, und Figur 6 einen horizontalen Radialschnitt durch eine Arbeitsstation, in der die Glasteile mittels des Energiestrahls durch Verdampfen getrennt werden in Verbindung mit einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes.
  • In Figur 1 ist ein Aufnehmer 1 dargestellt, der mittels einer Antriebswelle 2 in einem nicht gezeigten Maschinengestell gelagert ist, das beispielsweise als Karussell ausgeführt sein kann. Durch die Antriebswelle 2 wird eine Achse A-A definiert, um die der Aufnehmer 1 gemäß dem Pfeil 3 drehbar ist.
  • Der Aufnehmer 1 trägt durch nicht dargestellte mechanische Mittel oder infolge eines Unterdrucks ein Hohlglas 4, das in zwei verschiedenen Arbeitsstationen dargestellt ist. Die linke Hälfte von Figur 1 zeigt das Hohlglas 4 in einer ersten Arbeitsstation vor dem ersten Verfahrensschritt gemäß Merkmal a). Zu dieser Arbeitsstation gehört ein Gasbrenner 5, der als Ringschlitzdüse mit einem Ringschlitz 6 ausgebildet ist. Ein solcher Brenner ist in der Regel zweigeteilt und aufklappbar ausgebildet, um ihn in den Arbeitsbereich einschwenken zu können.
  • Ein solcher Brenner erzeugt einen radial einwärts gerichteten Schleier außerordentlich heißer Gase, die das Hohlglas 4 in kürzester Zeit und mit entsprechend steilem Temperaturgradienten auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes aufheizen.
  • Der Ringschlitz 6 bestimmt die Lage der Trennstelle 7 und ist daher entsprechend der axialen Länge des Hohl glases 4 einzustellen.
  • Unterhalb des Aufnehmers 1 befindet sich ein um die gleiche Achse A-A drehbarer Halter 8, der durch hier nicht gezeigte Mittel synchron mit dem Aufnehmer 1 antreibbar ist. Zu diesem Zweck besitzt auch der Halter 8 eine Antriebswelle 9, die (nicht gezeigt) im gleichen Karussell gelagert ist wie die Antriebswelle 2, so daß der Halter 8 stets zusammen mit dem Aufnehmer 1 auf dem Umfang der Maschine bewegt wird.
  • Der Halter 8 besitzt eine Auflagefläche 10 für den Rand 11 des Hohl glases 4, und zwischen dieser Auflagefläche 10 und dem Rand 11 besteht zu Beginn des Erweichungs- und Ziehvorganges gemäß Merkmal a) ein Abstand "x". Um diesen Abstand auf dem gesamten Umfang des Hohlglases 4 äquidistant zu machen, ist in der Antriebswelle 9 des Halters 8 ein Gelenk 12 angeordnet, das als Kardangelenk ausgebildet ist. Zum Zwecke einer entsprechenden Ausrichtung des Halters 8 ist dessen 4ntriebswelle 9 mit einer Hubeinrichtung 13 ausgestattet, die aus einem koaxialen Kulissenkörper 14 und einem Stellhebel 15 besteht, der durch einen nicht gezeigten Antrieb in Richtung des Doppelpfeils 16 verstellbar ist. Beim Anheben des Halters 8 stößt dessen Auflagefläche 10 an den unteren Rand 11 des Hohiglases 4 an und richtet sich selbsttätig aus, wobei diese Ausrichtung durch eine Selbsthemmung innerhalb des Gelenks 12 beibehalten wird. Der Halter 8 kann nachfolgend um den Abstand "x" wieder abgesenkt werden, so daß sich die geometrischen Verhältnisse gemäß der linken Hälfte von Figur 1 einstellen. Der Halter 8 rotiert hierbei synchron mit dem Aufnehmer 1 im Sinne des Pfeils 17. Die Auf- und Abwärtsbewegung wird durch den Doppelpfeil 18 angedeutet; In der rechten Hälfte von Figur 1 ist der abzutrennende Randteil 4a deutlicher zu erkennen. Unter dem Einfluß des Gasbrenners 5 wurde das Hohlglas 4 im Bereich der Trennstelle 7 in einem äußerst engen Bereich über seinen Erweichungspunkt erhitzt, wobei die Trennstelle zur Verdeutlichung des Vorgangs übertrieben breit dargestellt ist. Beim Absenken des Randteils 4a auf den Halter 8 mittels der Schwerkraft hat sich im Bereich der Trennstelle 7 eine Wespentaille ausgebildet, auf deren Aussehen in Figur 4 noch näher eingegangen werden wird. Die Ab- senkung des Randteils 4a über den Abstand "x" verkörpert einen Ziehprozeß, der zu der gezeigten Ausdünnung führt. Dieser Zustand wird noch in der ersten Arbeitsstation, spätestens aber auf dem Weg von der ersten zur zweiten Arbeitsstation erreicht.
  • Die rechte Hälfte von Figur 1 zeigt nun die in einer zweiten Arbeitsstation vorhandene Energiestrahlquelle 19 in Form eines C02-Lasers, der mittels einer nicht gezeigten Optik einen fokussierten Laserstrahl 20 aussendet. Dieser Energiestrahl beschießt nunmehr die Wespentaille auf einer Breite, die deutlich geringer ist, als die Breite der Wespentaille, während die Rotation fortgesetzt wird. Durch Verdampfen des ausgezogenen bzw. verdünnten Querschnitts des Hohl glases erfolgt in kürzester Zeit eine restlose Abtrennung des Randteils 4a, wobei der nunmehr untere Rand 21 des Hohl glases 4 das in Figur 5 dargestellte Aussehen erhält. Das Entfernen des Randteils 4a erfolgt mittels Druckluft oder mechanischer Abstreifer, so daß der Halter 8 für einen neuen Durchgang durch die erste Arbeitsstation vorbereitet ist.
  • Figur 2 zeigt nun den oberen Rand eines Hohl glases 4, das durch einen Abschmelzprozeß einen verdickten Randwulst 22 aufweist.
  • Figur 3 zeigt das Hohlglas 4, wie es entweder mit dem klassischen Absprengverfahren mit nachfolgenden Schleifverfahren etc. erhalten werden kann, oder - auf einfachere Weise - mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Es ist zu erkennen, daß der obere Rand 23, der sogenannte Mundrand, zwar gut abgerundet ist, aber keine Verdickung aufweist, so daß die vertikalen Begrenzungslinien des Querschnitts tangential in den Rand übergehen.
  • Figur 4 zeigt nun die besonders charakteristischen Einzelheiten der "Wespentaille". Durch den zum Erfindungsgegenstand gehörenden Ziehprozeß wird die Wandstärke des Hohl glases 4 durch den sich nach unten bewegenden Randteil -4a auf einer Breite b eingeschnürt, indem das ursprünglich dort befindliche Material auf eine entsprechend größere axiale Länge entsprechend dem Abstand "x" verteilt wird. Dadurch wird die Restwandstärke auf ein daß "s" verringert, die zwischen 0,1 mm und einem Drittel der ursprünglichen Wandstärke liegt. Der Energiestrahl 20 wird nun in der Weise fokussiert und auf die Trennstelle 7 bzw. die Wespentaille ausgerichtet, daß die Auftreffstelle des Energiestrahls deutlich geringer ist als die Breite b1 der Wespentaille. Es versteht sich, daß für die Breite b1 aufgrund der gut abge- rundeten Obergänge ein Mittelwert angegeben ist. Die Breite b2, in der der Energiebeschuß wirksam wird, ist gleichfalls in Figur 4 dargestellt. Aufgrund dieses Energiebeschusses verdampft das Material nur in einer Menge, die der Restwandstärke entspricht.
  • Figur 5 zeigt das Aussehen des Hohl glases 4 im Bereich des unteren Randes 21. Dieser Rand hat aufgrund der Einwirkung des Laserstrahls zunächst eine ganz leichte Wellenstruktur. Der Randteil 4a ist nicht mehr vorhanden, und an seine Stelle ist ein Gasbrenner 24 getreten, der gleichfalls als Ringbrenner ausgeführt ist und zwei Ringschlitze 24a und 24b aufweist, die - wie gezeigt - unter einem Winkel von 30 Grad zur Horizontalen auf die Unterseite des Hohl glases 4 ausgerichtet sind. An die Stelle der Ringschlitze können auch Lochkränze treten, deren Bohrungsachsen unter dem gleichen Winkel ausgerichtet sind. Durch entsprechende Einwirkung des Gasbrenners 24 wird - unter Fortsetzung der Rotation des Hohiglases 4 - der untere Rand 21 so verschmolzen, daß sein Querschnitt an der Unterseite durch einen Halbkreis begrenzt wird, wie dies in Figur 3 (in umgekehrter Lage) dargestellt ist. Dabei wird auch das Wellenprofilwausgeglichen, da die Oberflächenspannung ganz offensichtlich ausreicht, um das nur in einem engen Bereich vorhandene Wellenprofil auszugleichen.
  • Im Anschluß daran werden die Hohl gläser einem sogenannten Kühlband zugeführt.
  • Figur 6 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Horizontalschnitt durch das Hohlglas im Bereich der Wespentaille.
  • Die Wandstärke s" des ausgezogenen Restquerschnitts ist durch Schraffur hervorgehoben, und der darunterliegende Randteil 4a ist anhand seiner Konturen zu erkennen. Die Energiestrahlquelle 19 - auch hier ein C02-Laser-ist erkennbar radial auf das Hohlglas ausgerichtet, so daß der fokussierte Laserstrahl 20 die Wespentaille an der Auftreffstelle 20a trifft (siehe auch Figur 4). Auf diese Auftreffstelle 20a ist eine heiße Gasströmung 25 gerichtet, die von einer punktförmigen Brennerdüse 26 ausgeht. Die Gasströmung 25 ist unter einem spitzen Winkel zur Tangente in der Auftreffstelle 20a ausgerichtet. Etwa spiegelsymmetrisch zur Energiestrahlquelle 19 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite eine Saugdüse 27, mit der die Brenngase ebenso wie die verdampften Glasanteile in Richtung der eingezeichneten Pfeile abgezogen werden.

Claims (12)

  1. A N S P R 0 C H E: 1. Verfahren zum Herstellen von Hohlgläsern mit einem glatten, abgerundeten Rand durch Abtrennen eines ursprünglich mit dem Hohlglas verbundenen Randteils bei Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes durch Beschuß der rotierenden Trennstelle mittels mindestens eines fokussierten Energiestrahls und nachfolgendes Verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß man a) die Trennstelle mittels eines Gasbrenners in einer Breite von etwa 0,3 bis 1,5 mm auf dem Umfang des Hohl glases auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes erhitzt und den abzutrennenden Randteil in einen vorgegebenen axialen Abstand von der ursprünglichen Position bringt und mittels eines synchron und koaxial mit dem Hohlglas rotierenden Halter hält, derart, daß im Glasquerschnitt eine Wespentaille gebildet wird, b) die Wespentaille unter Fortsetzung der Rotation mit dem mindestens einen Energiestrahl auf einer Breite beschießt, die deutlich geringer ist als die Breite der Wespentaille, und den Beschuß fortsetzt, bis die Glasteile durch Verdampfen von Glas getrennt sind, und c) zum Verschmelzen den Rand des Hohl glases unter Fortsetzung der Rotation erneut mit einem Gasbrenner beheizt, bis die Trennstelle die vorgegebene Abrundung und den Glanz aufweist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt a) die Wespentaille bis auf eine Wandstärke zwischen 0,1 mm und einem Drittel der ursprünglichen Wandstärke ausgezogen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt a) ein Abstand "x" für das Absenken des Randteils zwischen 1,5 und 5,0 mm gewählt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenken mittels Schwerkraft bewirkt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt a) während einer Zeitdauer von 1,25 bis 4,0 sec. durchgeführt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt b) mittels eines C02-Lasers bei einer Energiedichte zwischen 2 und 10 Joule/mm2 durchgeführt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt b) bei Glastemperaturen an der Auftreffstelle von über 2573 K durchgeführt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine heiße Gasströmung auf die Auftreffstelle des Laserstrahls auf dem Glas gerichtet, und die Gase mit dem verdampften Glasanteil mit einer Saugdüse abgezogen werden.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Gasströmung durch eine punktförmige Brennerdüse erzeugt wird.
  10. 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem um eine Achse A-A drenbaren Aufnehmer für das Hohlglas und einem an der Trennstelle im wesentlichen radial zur Achse A-A auf is Hohlglas ausgerichteten Energiestrahlquelle, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Trennstelle (7) zusätzlich ein Gasbrenner (5) angeordnet ist, und daß sich unterhalb des Aufnehmers (1) ein um die gleiche Achse A-A drehbarer Halter (8) befindet, der mit dem Aufnehmer (1) synchron antreibbar ist und einen Abstand "x" vom unteren Rand (11) des Hohl glases (4) aufweist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (8) als Drehteller mit einer Auflagefläche (10) für den Rand (11) des Hohlglases (4) ausgebildet ist und in seiner Antriebswelle (9) ein Gelenk (1-) für die planparallele Ausrichtung der Auflagefläche (10) zum unteren Rand (11) des Hohlglases (4) aufweist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (8) mit einer Hubeinrichtung (13) versehen ist, durch die die Auflagefläche (10) an den unteren Rand (11) des Hohlglases (4) zur Anlage bringbar ist.
DE19853507498 1985-03-02 1985-03-02 Verfahren und vorrichtung zum herstellen von hohlglaesern mit einem glatten, abgerundeten rand Withdrawn DE3507498A1 (de)

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