WO2002100787A1 - Verfahren zur selektiven beeinflussung der glasdicke bei der herstellung von flachglas mit einem laser und seine vorrichtung - Google Patents

Verfahren zur selektiven beeinflussung der glasdicke bei der herstellung von flachglas mit einem laser und seine vorrichtung Download PDF

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Heinrich Ostendarp
Holger Wegener
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Schott Glas
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    • C03B18/04—Changing or regulating the dimensions of the molten glass ribbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B17/06—Forming glass sheets
    • C03B17/067—Forming glass sheets combined with thermal conditioning of the sheets

Definitions

  • the invention relates to a method for selectively influencing the glass thickness in the manufacture of flat glass, in which the drawn or floated glass ribbon is passed directly after shaping in the elastic viscosity range to a device that extends across the width of the glass ribbon with constant cooling and wherein the glass ribbon is guided over the Width is heated specifically and individually adjustable.
  • a fine correction of these fluctuations in the glass thickness in the case of flat glasses produced using the down-draw method can be carried out with the aid of an over the width of the Glass ribbon varying cooling post can be achieved.
  • the glass ribbon is guided past a cooling plate in the elastic viscosity range immediately after shaping, the temperature of which can be specifically adjusted perpendicular to the direction of pulling the glass ribbon.
  • a series of air-blowing nozzles are arranged at a horizontal distance of about 25 mm on the back of the cooling plate.
  • the volume flow of each air blowing nozzle can be individually adjusted and regulated.
  • a temperature profile is established in the cooling plate perpendicular to the direction of drawing of the glass ribbon.
  • a disadvantage of this method is, on the one hand, the fact that the distance between the cooling plate and the glass ribbon cannot be less than 10 mm for practical reasons.
  • the glass ribbon is selectively cooled by the heat transfer by radiation from the glass ribbon to the cooling plate, this results in local blurring.
  • the distance between the air blowing nozzles exposed to air cannot be chosen to be less than 10 mm, which significantly limits the local effectiveness of the air blowing nozzles.
  • the constant cooling of the glass ribbon affects its thickness by heating it individually over the width.
  • the cooling device which extends across the width of the glass ribbon, is selectively supplied with heat in the form of jets which can be individually adjusted and heated.
  • the temperature profile is generated by constant cooling and selective heat supply.
  • the quality of the glass ribbon is of crucial importance from the local dissolution of the heating and the heat input into the glass ribbon, and is therefore limited by the reasons mentioned above. It is an object of the invention to design the method of the type mentioned at the outset in such a way that the local heating and application of heat in the glass ribbon and thus the temperature profile for influencing the thickness of the drawn or floated glass ribbon can be set and controlled even more precisely.
  • This object is achieved according to the invention in that the heat is supplied locally by means of a laser beam which is guided at high frequency over the width of the glass ribbon and its performance is changed in accordance with the targeted individual heat supply.
  • the light energy contained in the laser beam can be very precisely metered and directed so that it can be absorbed directly by glass tape in small selectable areas.
  • the temperature profile can be made finer and the influence of the glass ribbon in smaller areas, i.e. H. in finer resolution, which ultimately leads to an improvement in the quality of the drawn or floated glass ribbon.
  • the proportion of heat supplied is regulated by the correspondingly selected power of the laser beam.
  • the frequency of the laser beam, with which it is moved back and forth across the width of the glass ribbon can be chosen so high that this equates to a quasi-stable supply of heat for the small areas of the glass ribbon under consideration, taking into account the speed of movement of the glass ribbon.
  • the dosage of light energy can be made much more precisely. All of this has an advantageous effect on the quality of the drawn or floated glass ribbon.
  • the laser beam is generated by a CO 2 laser with a wavelength of 10.6 ⁇ m and is moved over the glass band by means of a scanner.
  • the resolution of the selective supply of heat in the glass ribbon is determined in such a way that the laser beam is generated by an optical system, the focus of which comes into effect with approximately 1 mm 2 in the glass ribbon.
  • one embodiment is such that the laser beam is guided over the width of 0.5 to 1 m of the glass ribbon at a drawing speed of 0.3 to 10 m / min and a frequency greater than 10 kHz ,
  • a device for carrying out the method according to the invention is characterized in addition to the arrangement of a cooling device with a constant cooling effect over the width of the glass ribbon, characterized in that a laser beam can be generated by means of an optical system, which can be moved by means of a scanner with a high scanning frequency across the width of the glass ribbon , with the focus of the laser beam on the glass band covering an area of approximately 1 mm 2 and heating the glass band and the power of the laser beam varying so that a temperature profile is created perpendicular to the direction of drawing of the glass band, which is adapted to the individual, targeted supply of heat.
  • the resulting individual heat supply in conjunction with constant cooling, brings a temperature profile across the width of the glass ribbon, so that the measures required to selectively influence the glass thickness can be carried out with sufficient resolution in very small areas of the glass ribbon.
  • the configuration is selected such that the optical system with a CO 2 laser generates a laser beam with a wavelength of 10.6 ⁇ m and that the scanner co-uses the laser beam a frequency greater than 10 kHz is moved over a glass ribbon with a width of 0.5 to 1 m, which is drawn or floated at a drawing speed of 0.3 to 10 m / min.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Beeinflussung der Glasdicke bei der Herstellung von Flachglas, bei dem das gezogene oder gefloatete Glasband direkt nach der Formgebung im elastischen Viskositätsbereich an einer über die Breite des Glasbandes reichenden Einrichtung mit konstanter Kühlung vorbeigeführt wird, die über die Breite des Glasbandes jedoch gezielt und individuell einstellbar beheizt wird. Um das Temperaturprofil über die Breite ausreichend aufzulösen und an kleine Bereich des Glasbandes anzupassen, sieht die Erfindung vor, dass die Wärmezufuhr mittels eines Laserstrahles lokal vorgenommen wird, der mit hoher Frequenz über die Breite des Glasbandes geleitet und dabei in seiner Leistung entsprechend der gezielten individuellen Wärmezufuhr verändert wird. Diese selektive Beeinflussung führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Qualität des gezogenen oder gefloateten Glasbandes.

Description

VERFAHREN ZUR SELEKTIVEN BEEINFLUSSUNG DER GLASDICKE BEI DER HERSTELLUNG VON FLACHGLAS MIT EINEM LASER UND SEINE VORRICHTUNG
Verfahren zur selektiven Beeinflussung der Glasdicke bei der Herstellung von Flachglas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Beeinflussung der Glasdicke bei der Herstellung von Flachglas, bei dem das gezogene oder gefloatete Glasband direkt nach der Formgebung im elastischen Viskositätsbereich an einer über die Breite des Glasbandes reichenden Einrichtung mit konstanter Kühlung vorbeigeführt wird und wobei das Glasband über die Breite gezielt und individuell einstellbar beheizt wird.
Bei der Heißformgebung von gezogenem oder gefloatetem Glas treten senkrecht zur Bewegungsrichtung des Glasbandes Dickenschwankungen auf, die nach bisherigen Erkenntnissen durch Unregelmäßigkeiten der Formgebungswerkzeuge (Down-Draw), Temperaturschwankungen oder andere physikalische Effekte verursacht werden.
Eine Feinkorrektur dieser Schwankungen der Glasdicke bei im Down-Draw- Verfahren hergestellten Flachgläsern kann mit Hilfe einer über die Breite des Glasbandes variierenden Kühlrung erreicht werden. Dabei wird das Glasband direkt nach der Formgebung im elastischen Viskositätsbereich an einer Kühlplatte vorbeigeführt, deren Temperatur senkrecht zur Ziehrichtung des Glasbandes gezielt eingestellt werden kann. Zu diesem Zweck sind an der Rückseite der Kühlplatte eine Reihe von Luft-Blasdüsen im horizontalen Abstand von etwa 25 mm angeordnet. Der Volumenstrom jeder Luft-Blasdüse ist individuell einstell- und regelbar. In Abhängigkeit der durch den Volumenstrom der einzelnen Luft- Blasdüsen abgeführten Wärmeenergie stellt sich so in der Kühlplatte ein Temperaturprofil senkrecht zur Ziehrichtung des Glasbandes ein.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist zum einen die Tatsache, dass der Abstand der Kühlplatte von dem Glasband aus praktischen Gründen nicht geringer als 1 0 mm sein kann. Bei der selektiven Kühlung des Glasbandes durch den Wärmeübergang durch Strahlung vom Glasband an die Kühlplatte tritt hierdurch eine lokale Unscharfe auf. Zudem kann aus konstruktiven Gründen der Abstand der mit Luft beanschlagten Luft-Blasdüsen nicht kleiner als 10 mm gewählt werden, was die lokale Wirksamkeit der Luft-Blasdüsen deutlich einschränkt.
Wie die DE-OS 204 78 63 zeigt, wird bei der konstanten Kühlung des Glas-bandes dessen Dicke dadurch beeinflusst, dass es über die Breite zusätzlich individuell beheizt wird . Dabei wird der über die Breite des Glasbandes reichenden Kühleinrichtung selektiv Wärme in Form von Strahlen zugeführt, die individuell einstell- und beheizbar sind. Das Temperaturprofil wird durch konstante Kühlung und selektive Wärmezufuhr erzeugt.
Die Qualität des Glasbandes ist von der lokalen Auflösung der Beheizung und des Wärmeeintrages in dasGlasband von entscheidender Bedeutung, ist daher durch die vorstehend genannten Gründe begrenzt. Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, dass die lokale Beheizung und Wärmeantrag in das Glasband und damit das Temperaturprofil zur Beeinflussung der Dicke des gezogenen oder gefloateten Glasbandes noch exakter eingestellt und geregelt werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Wärmezufuhr mittels eines Laserstrahles lokal vorgenommen wird, der mit hoher Frequenz über die Breite des Glasbandes geleitet und dabei in seiner Leistung entsprechend der gezielten individuellen Wärmezufuhr verändert wird.
Die im Laserstrahl enthaltene Lichtenergie kann sehr fein dosiert und gerichtet werden, sodass sie in kleine wählbaren Bereichen direkt von Glasband absor-biert werden kann. Das Temperaturprofil kann feiner gestaltet und die Beeinflussung desGlasbandes im kleineren Bereichen, d. h. in feinerer Auflösung, vorgenommen werden, was schließlich zur Verbesserung der Qualität des gezogenen oder gefloateten Glasbandes führt. Der Anteil an zugeführter Wärme wird dabei durch die entsprechend gewählte Leistung des Laserstrahles geregelt. Die Frequenz des Laserstrahles, mit der dieser über die Breite des Glasbandes hin- und herbewegt wird, kann so hoch gewählt werden, dass dies einer quasi stabilen Wärmezufuhr für die kleinen beaufschlagten Bereiche des Glasbandes unter Berücksichtigung der Bewegungsgeschwindigkeit des Glasbandes gleichkommt. Zudem kann die Dosierung der Lichtenergie viel exakter vorgenommen werden. All dies wirkt sich in der Qualität des gezogenen oder gefloateten Glasbandes vorteilhaft aus.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Laserstrahl von einem CO2-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 μm erzeugt und mittels eines Scanners über das Glasband bewegt wird. Die Auflösung der selektiven Wärmezufuhr in das Glasband ist nach einer Ausgestaltung so festgelegt, dass der Laserstrahl von einem optischen System erzeugt wird, dessen Focus mit etwa 1 mm2 im Glasband zur Wirkung kommt.
Bei den üblichen Ziehgeschwindigkeiten handelsüblicher Flachglas-Herstellungsanlagen wird nach einer Ausgestaltung so verfahren, dass der Laserstrahl bei einer Ziehgeschwindigkeit von 0,3 bis 10 m/min und einer Frequenz größer als 10 kHz über die Breite 0,5 bis 1 m des Glasbandes geführt wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist neben der Anordnung einer Kühleinrichtung mit konstanter Kühlwirkung über die Breite des Glasbandes dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines optischen Systems ein Laserstrahl erzeug bar ist, der mittels eines Scanners mit einer hohen Abtastfrequenz über die Breite des Glasbandes bewegbar ist, wobei der Focus des Laserstrahles auf dem Glasband eine Fläche in etwa 1 mm2 beaufschlagt und das Glasband erwärmt und wobei die Leistung des Laserstrahles so variiert, dass senkrecht zur Ziehrichtung des Glasbandes ein Temperaturprofil entsteht, das an die individuelle, gezielte Wärmezufuhr angepasst ist. Die dadurch erzeugte individuelle Wärmezufuhr bringt in Verbindung mit der konstanten Kühlung ein Temperaturprofil über die Breite de Glasbandes, sodass mit ausreichender Auflösung in sehr kleinen Bereichen desGlasbandes die zur selektiven Beeinflussung der Glasdicke erforderlichen Maßnahmen durchgeführt werden können.
Dabei ist wie für das Verfahren vorgegeben, die Ausgestaltung so gewählt, dass das optische System mit einem CO2-Laser einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 10,6 μm erzeugt und dass der Scanner den Laserstrahl mit einer Frequenz größer als 10 kHz über ein mit einer Ziehgeschwindigkeit von 0,3 bis 1 0 m/min gezogenes oder gefloatetes Glasband mit einer Breite von 0,5 bis 1 m bewegt.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur selektiven Beeinflussung der Glasdicke bei der Herstellung von Flachglas, bei dem das gezogene oder gefloatete Glasband direkt nach der Formgebung im elastischen Viskositätsbereich an einer über die Breite des G lasbandes reichenden Einrichtung mit konstanter Kühlung vorbeigeführt wird und wobei das Glasband über die Breite gezielt und individuell einstellbar beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmezufuhr mittels eines Laserstrahles lokal vorgenommen wird, der mit hoher Frequenz über die Breite des Glasbandes geleitet und dabei in seiner Leistung entsprechend der gezielten individuellen Wärme-zufuhr verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl von einem CO2-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 μm erzeugt und mittels eines Scanners über das Glasband bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl von einem optischen System erzeugt wird, dessen Focus mit etwa 1 mm2 im Glasband zur Wirkung kommt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl bei einer Ziehgeschwindigkeit von 0,3 bis 1 0 m/min und einer Frequenz größer als 10 kHz über die Breite 0,5 bis 1 m des
Glasbandes geführt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines optischen Systems ein Laserstrahl erzeugbar ist, der mittels eines Scanners mit einer hohen Abtastfrequenz über die Breite des
Glasbandes bewegbar ist, wobei der Focus des Laserstrahles auf dem
Glasband eine Fläche in etwa 1 mm2 beaufschlagt und das Glasband erwärmt und wobei die Leistung des Laserstrahles so variiert, dass senkrecht zur Ziehrichtung des Glasbandes ein Temperaturprofil entsteht, das an die individuelle, gezielte Wärmezufuhr angepasst ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System mit einem CO2-Laser einen Laserstrahl mit einer
Wellenlänge von 10,6 μm erzeugt und dass der Scanner den Laserstrahl mit einer Frequenz größer als 1 0 kHz über ein mit einer Ziehgeschwindigkeit von 0,3 bis 10 m/min gezogenes oder gefloatetes Glasband mit einer Breite von 0,5 bis 1 m bewegt.
PCT/EP2002/006091 2001-06-13 2002-06-04 Verfahren zur selektiven beeinflussung der glasdicke bei der herstellung von flachglas mit einem laser und seine vorrichtung WO2002100787A1 (de)

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