DE1471803A1 - Verfahren zum Lochen von Glas - Google Patents

Description

Verfahren zum Lochen von Glas

-ie j^rfindun^, bezieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren 2UIi Ausstanzen von Löchern in Glas und richtet; sich insbesondere auf ein neues Verfahren zum Lochen von Glas, bei dem elektrische liochfrecjuenzstroinimpulse Verwendung finden, um das Glas örtlich auf die geei^ete Lochun^stenperatur aufzuheizen·

T ei einen aus dor US-Putentochrift 1 722 010 bekannten Verf aiiren v/iru ein vorgeheiztes Glasstüok gewünschter Form auf einen 'fragtisch zwischen einem Paar beweglicher JÜektroden eingesetzt, die einander unmittelbar gegenüberliegen» Me Elektroden «erden dann mit dem Glas in Berührung gebracht und dauernd mit elektrischem Wechselstrom von 60 Hz gespeist« Wenn der Strom durch das Glas fließt, erzeugt

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der vom Glas gebildete Wideretand ausreichend Wärm·, um das Glas zu schmelzen, vorauf eine der Elektroden durch das Glas zur Bildung der gewünschten Lochung gestoßen wird.

Dieses Verfahren zum Ausstanzen von Löchern in Glas ist ist in einigen fällen brauchbar, weist jedoch große Haohteile und Mängel auf, die es für moderne Industrieanwendüngen unpraktisch und unzufriedenstellend Aachen. Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Hachteile grundsätzlich zu überwinden.

./echseistrom mit der üb I ic he 13. Netzfrecueriz Zuerst führen bei Verwendung voir 60-4Js-ÄM»e4·- dl« h Temperatur und Strahlungsenergie der Bogen, die »wischen " den Spitzen der Elektroden und der Glaeeberflache erscheinen, dftjsu, daß kleine Teilchen geschmolzenen Glases auf die (Haeo"berfläche spritmen und ferner «in Siederschlec eines weilien Ringes aus Boroxyd entsteht, das sich aus bestirnten Gläsern während der Krhitiueg der au staute*» den Stelle rerflüchtigt. Beide Effekte beeinträohtigea

was ernsthaft die Oberfläohenqualltat des Glases, -4Am- beso»-

ders dann kritisch Ist» wenn da· ladpredukt al« eptlsoh·*

Keflekfeor, beispielsweise In einen versohlosseaen e«h«i»» werfer, Verwendung finden soll· Dies· Nachteile lassen slok wirksam Auren die Terwea&uae τοη elektxlmetem frequensstresdmpulaen venMldem, wis es 4ax«h Aie

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sende Erfindung vorgeschlagen wird· Die beispielsweise von einem Funkenstre*kengenerator stammende, auf die Stanzelektroden aufgebrachte elektrische Wellenform besteht aus einer Reihe von kurzdauernden, hoohlntenslren Stromimpuls en, die von einander durch Abstände getrennt eind, die ein Mehrfaches ihrer eigenen Länge betragen, beispielsweise im Verhältnis von 10t1. Solcher Hochfrequensiapulsstrom weist eine sehr geringe Strahlungsenergie auf« und die verhältnismäßig lange "Abschält"-Zeit zwischen den Impulsen ermöglicht den Austritt der Wärme im Glas In die umgebenden Bereiche, so daß das Glas nicht ausreichend überhitzt wird, um zu verspritzen oder sich zu verflüchtigen.

ieohselstrom mit Metzfrequenz Ferner werden bei Verwendung von -eO-ä^-Le-ietimg-durch dl·

die

entwickelte intensive Wärme 4a Elektroden sehr rasch erodiert und besitzen damit eine vergleichsweise kurze Lebensdauer· Sie Spitzen brennen tatsächlich ab und erfor- \ dem kostspielige und zeitraubende Kachschleif arbeiten, die man nur begrenzt oft durchführen kann, oder eine vollständige Erneuerung· Bei Hochfrequenzimpulsen erreicht im Gegensatz dazu die Bogeaenergle niemals eine Höhe, die ausreicht, um die Elektrodenspitzen merklich abzubrennen und wiederum ermöglicht die verhältnismäßig lange "Abschalt"-Zelt zwischen den Impulsen die Verteilung der Bogenwärme in den Elektrodenspitzen über die gesamten Elektredenkörper,

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was zu eintr stark reduzierten Arbeitetamparatur führt. Dl* Zunahme an Lebensdauer der Steneelektroden bei Verwendung τοη Hoohfrequaneiapulaleistung gegenüber einer 60 Hz-Leistung liegt In der Qrößenordnung τοη 10011.

ITet ζ frequenz-Darüberhinaus machen dl· tödlichen Gefahren einer GOE

Stromquelle bei den für da· Lochen erforderlichen Spannung «werten und Stroawerten eine elektrieche Abschirmung ^ der ge β ante η verwendeten Apparatur sum Sohutse dar Arbeiter erforderlieh· Xa Oegensat* dasu erfordern dl· verhältniemäßig wenig gefährliehen Wirkungen einer HoohfrequenB-iapulaleistungsquelle nur eine einfache elektrische Ab-•chirnung In dar begrentiten Haohbaraohaft des Arbeitakopf ea dar Apparatur, so daß da· Werkstück leichter Kugänglioh und damit dar Huteaffakt dar Apparatur erhöht wird.

von Netzfrequenz-Wechselstrom Schließlich aaoht dia Yarwndttaa-alma» iOMma—Ue ItIv da· gleichzeitige Lochen einer Tialzahl Ton Löcharn In einem einzelnen öl as stück eine aohwere tlaechalt- und Verteilereinrichtung für Jaden getrennten Arbeitakopf In einer mehrköpf igen Rotationsmaschine erforderlich, währand bei einer Heohfreq^iamaiopulastromrersorgung dia erforderliche Anzahl dar elektrischen Komponenten wesentlich garlnear und Ihre Qröße um einen Taktor τοη anniharnd 1Oi 1 klainar ist. Dieser bedeutete Torteil ermöglicht dia VaM aina· anpaseun«efahigo»en und billiseran Schalt«» und Torte Hermrstoms für dl« Apparatur.

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Bei einer konkreten Ausführungeform gemäß der Erfindung wird beispielsweise das vorliegende Stück aus vorgewärmtem Glas auf einem Tragt lach zwischen einem Paar von einander gegenüberliegenden Elektroden eingeklemmt und an die Elektroden ein Hctthfrequenziapulssignal angelegt· Nachdem der örtliche Glasbereloh zwischen den Elektroden-Bpitzen bis in den geschmolzenen Zustand durch den Innenwider et and des Glases und auf ein geringeres Ausmaß durch die elektrischen Bögen zwischen den Spitzen und dem Glas erhitzt 1st, werden die Spitzen gemlnsam nach unten bewegt, wobei die obere ein Loch durch das Glas stößt· Die obere Spitze wird dann abgezogen, und für den Fall, daß das Loch nicht sauber ist und eine Kugel ausgepreßten Glases an der unteren Oberfläche des Glaastüokes hängenbleibt, sin Schermesser seitlich über das Glas gezogen, um diese Kugel abzubrechen· Die rauhe untere Kante des Loches läßt sich dann nach einom geeigneten Verfahren, beispielsweise durch Feuerpolitur, glätten·

Man erkennt, daß aion die vorliegende Erfindung insbesondere dort eignet, wo es erforderlich 1st, gleichzeitig eine Vielzahl von ggf. unterschiedlich großen Löchern in einem einzelnen Glasetück, beispielsweise einem verschlossenen Scheinwerferreflektor, herzustellen· Bin praktischer Kreis für die Durohführung eines solchen Vorganges soll nachfolgend beschrieben werden»

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Die Erfindung besteht al β ο in einem Verfahren mn Lochen von Glas, bei dem auf entgegengesetzten Seiten eines vorgeheizten Glasetückee in der Nachbarschaft de« au lochenden Bereiches Elektroden angesetzt werden, und let dadurch gekennzeichnet, daß an die Elektroden elektrischer Hoohfrequenaimpulsstrom mit eine» £in/Aue->Sohaltverbäl%nls von weniger als Bins bis sur örtlichen SrMtBUBg de« Glases in den geschmolzenen Zustand durch den Steomdurohgang angelegt und ein Stanawerkaeug durch den geschmolzenen Glaebereioh zum Lochen dee Glases gedrückt wird·

Als Stanzwerkzeug verwendet man vorteilhaft eine der Elektroden.

Bei einer besondere bevorzugten Auafilhrungaform dos er« findungsgemäßen Verfahrene liegt dme Sin/Aue-Schaltverhältnis des elektrischen Impuleetromee bei annähernd 1s 10.

Vorzugsweise wird nach dem Lochen unter axialfluchtender Anordnung der Elektroden ein Schermesser sum Abtrennen von nach dem Lochen verbleibender Vorsptrünge über den Glas·» körper bewegt, und ee werden die Lochgrate sweokm&Alg feuer*» poliert«

Der elektrische Hochfxequenaimpulsstrom stammt zweckmäßig aus einem Funkenstreokengenerator und weiet einen honen Dämpfungsgrad auf·

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Durch da· ·τίladung«gemäße Verfahren werüen la Lochung·* bereich reibe aa«rte Olaaoberfläoheneigeneciiaften, eint te&eutend läng·*· Helctrodanlebensdauer, eine höhere Ar» beitasicherheit und vereinfachte Behalt- und Verteilerajsteae erreicht.

Dl· Zeichnungen ε·1β·η lni Fig. 1 In etexk τ·Γ·1η*βοηΐ·Γ Form «Ine Torrlohtung zur J

Durofauihrung d·· Ssfindungeprlnclp·· la ZueeuBaen*· h«ag mit ·1η·α nwolwMnig eingelegt·η Qlaestüok»

Fig· 2 eine Xiektrod* beIb Binetanaen eines Loohee In das Olaeetüoki

FIg* 3 A·· teilweise hergestellte Looh und ein Atoecher· m«M«r mm Abbrechen einei anhängenden Qlaetrep·

Fig. 4 «inen Brenner sum Feuerpolieren der rohen Kanten

de· I«Qh··! und la
FIg· 5 ·*&· echematieche Darstellung eines elektrischen Κτ·1β·· »ur tieferung A·· bei der rorliegenden Ir* findung sur Anwendung koaaeaden HechfrequenBlepuls-■ignal··

Fig. 1 »»igt b«l 10 «in Olaertüok, Im vorliegenden Fall tin· aiaSMh«lb·, auf elnea tragtiaoh 12, die dort durch Klammern 14 fixiert lev« Äine overe SLelctrode 16 altet ganau

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über aem Glas und eine damit zusammenwirkend« untere Elektrode 18 1st unmittelbar unterhalb des Glas·· in Flucht mit der oberen Elektrode angeordnet· Der Abstand zwischen den Spitzen der Elektroden und dem Glas hängt von der Dicke des Glaaes, den Parametern der zu verwendenden elektrischen Wellenform, der Leitfähigkeit des Glases usw. ab, und der optimale Abstand ändert eich mit Jeder besonderen Anwendung· Die obere Elektrode ist bei 20 geerdet, während die untere Elektrode an eine elektrische Hoohfrequenzetrominipulsquelle 22 angeschlossen ist, die selbst wieder bei 24 geerdet ist· Bevor das Glas 10 auf dem Tragt lach 12 festgeklemmt wird, muß es bis zu seinem Anlaßpunkt oder höher vorgewärmt werden, um es ausreichend leitfähig zu machen und einen thermischen Schlagbruch zu verhindern. Dieses Vorexv wämen erfolgt in geeigneter Weise, z.B. durch unmittelbare Ofenerhitzung oder als Ergebnis eines heißen Verformungevorganges· Ggf. läßt sich das Glas auch am Ort mit Hilfe von Gasbrenner elektroden, d.h. Hohlelektroden, vorerhitzen, durch welche brennbares Gas gedrückt wird«

Ist das Glas vorerhitzt und befindet es flieh in der Stellung nach Fig· 1, dann wird die elektrische Hochfrequenestromiapulsquelle angeschaltet, und te werden Hoohfrequenzatrontimpulse an die Elektroden angelegt« Der Abstand zwischen diesen Impulsen sollte wesentlich größer als ihr« Dauer sein, B₄B. im Verhältnis von annähernd 1011, und die momentane

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Spannung der Impulse muß ausreichend, hoch sein, um einen Bogen über die kurzen Abstände zwischen den Elektrodenspitzen und dem Glas zu bilden, so daß intensive, absatzweise Stromimpulse durch das Glas geleitet werden können. Während die optimale Frequenz dieser Impulse über einen weiten Bereich abhängig von de» besonderen Parametern schwanken kann, hat sich eine untere annehmbare Grenze von annähernd 10OkHz als diejenige erwiesen, die die zufriedenstellendsten Ergebnisse bringt· Ist erst einmal der g örtliche Glasbereich durch diesen Strom in den geschmolzenen Zustand erhitzt, wie es durch den gestrichelten Bereich zwischen den Elektroden in Fig* 1 angedeutet ist, wozu man gewöhnlich nur wenige Sekunden benötigt, dann wird die elektrische Hochfrequenzstromimpulsquelle abgeschaltet, und es werden die obere und die untere Elektrode gemeinsam, wie alis Fig· 2 ersichtlich, nach unten bewegt, wobei die obere Elektrode das ^ewücsehte Loch in das Glas stanzt. Unter bestimmten Bedingungen kann das durch die obere Elektrode ausgestanzte Glas frei fallen, wodurch ein sauberes Loch bleibt. Gewöhnlich wird dieses Glas jedoch in Form eines pendelnd hängenden Tropfens 26 herausgedrückt, welcher an der unteren Oberfläche des (Jl as stück· β haftet. Die obere Elektrode wird dann, wie aus 71g. 3 ersichtlich, abgezogen, und man schiebt ein Schermesser 28 über die Unterseite des Glases, um diesen Tropfen abzubrechen· Der scharfe Glasgrad, der sich um di· Unterkante des Loches erstreckt, läßt sich dann IA Beendigung

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des Vorganges durch ein übliches Verfahren, beispielsweise durch Feuerpolitur mit einem Gasbrenner 32 glätten, wie man aus Fig· 4 erkennt, oder durch Abräumen oder Schleifen·

Obwohl es eine Reihe bekannter elektrischer Apparaturen zur Erzeugung hochfrequenter Impulswellenformen dee Ia Zusammenhang mit der Erfindung verwendeten Type gibt, ist eine Ausführungsform einer solchen Apparatur, welche vor- * teilhaft Verwendung findet, ein Funkenstreckengenerator,

der schematisch in FIg · 5 wiedergegeben ist· Im wesentlichen wird eine 60 Hz-Stromquelle 34 über einen Schalter und ein strombegrenzendes, eine veränderliche Induktanz darstellendes Belastungsglied 38 an die Primärwicklung 40 eines Hochspannungeauf transformator» 42 angeschaltet· Die Sekundärwicklung 44 des Transformators ist an einen LO-Speicherkrels mit einer Reihenkombination von Kondensator 46, abgegriffener Induktion 48 und Kondensator 50 angeschaltet. Der Speicherte is wird parallel überbrückt durch eine Reihe von Funkenetreckenelektroden 52.. Bei Betrieb alt einem 60-Hz~eignal, das in die Sekundärwicklung 44 des Transformators 42 eingeführt wird, winkt der Speicherkveis bei seiner Eigenresonanzfrequenz, und die Elektroden 52 werden so ein« gestellt, daß sie einen Bogen kurz vor dem Zeitpunkt bilden, in dem die Spiteenamplitude Jeder Schwingung erreicht ist. Jeder Übe rechlag führt «u einem kurzen hochintensiven Stromimpuls durch die Spule 48, und diese Impulse werden

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auf die Lochelektroden 16, 18 über Steuer-oder Verteilerkondensatoren 5<l· aufgebracht. Ein Torte 11 bei der Verwendung eines Funkenstreckengenerators als Quelle für die gewünschten Stromimpulse ist darin zu sehen, daß ein solcher Generator geoppfte Impulse eräOgjgt, welche nach jedem Überschlag sehr geringe Einschalt- oder Einschwirigsohwankungen "Ufweisen. Die Impulse haben somit eine verhältnismäßig saubere Wellenform, was zu zufriedenstellenden und übereinstimmenden Ergebnissen führt· Ss ist darauf hinzuweisen, daß Tier Sätze von parallelgesohalteten Lochst at ionen in Flg. 5 wiedergegeben sind. Dies erfolgte lediglich zur Wiedergabe eines brauchbaren Texteilerkrelseohaltbildes für den Fall, daß man mehr als ein Loch gleichzeitig herstellen will. Die einzige Grenze für die Anzahl der Löcher, die man gleichseitig gemäß der vorliegenden Erfindung herst eilen kann, liegt In der verfügbaren elektrischen Energie von beispielsweise dem Funkenetreckengenerator, Durch Änderung der Parameter der Terteilungskondensatoren, die als f s trombe grenzende Drosseln wirken, und der Durchmesser der Loohelektroden ist es möglich, Löcher unterschiedlicher Qröße herzustellen«

Bei einem praktischen Ausführungen 1 spiel der Erfindung unter Verwendung des Kreises nach Flg. 5 wurden folgende !Parameter verwendet t

- 12 '■-■'·-... 909813/10Ί1

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60-Hz-quelle 34 ....3 kW

O 46, 50 .......·. *.. «0,02 Mikrofarad L 43« 12 Mikro-Henries Schwingfrequenz .............450 JcHc

0 54 · · · 0,002 Mikrofarad

Abstand der Lochelektroden vom Glas...0,8 ram Impulslänge. .10 Mikroeek. Abstand zwischen den Impulsen... 110 Mücrosek.

Mit den oben angegebenen Werten wurden vier 6,35 sn große Löcher im Glas unter Verwendung von elektrischen Hochfrequenzetaromimpulsen auf örtlich auf die Lochtemperatur erhitztem Glae anstelle einer 60-Hz-Stromquelle, wie beim Stande der Technik, hergestellt· Solcher Hochfrequenzimpulsstrom nit einem An/Ab-Sohaltverhältni« von weniger als Eine führt zu einer besseren QHaeoberf läehenqualität mit einem Minimum an Sprit «em und Flecken, merklich längerer Loohelektrodenlebensdauer, größerer Sicherheit für den Arbeiter und er~ mßglioht darüberhinaufl den Aufbau wesentlich vereinfachter

StromverteilersysteiM«

- Patentanapxüohe -

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Claims (7)

Pat tntaneprüch·

1. Verfahren zum Erwärmen einet Glatkbrpert zum Zweoke einer Warmverformung, bei dem auf entgegengetetzten Seiten det gegebenenfalls vorerwärmten Glaskörpere in der Gegend det zu verformenden Bereiches Elektroden angeordnet werden, d a duroh gekennzeichnet, dafl an die Elektroden ein Hoohfrequenzimpultttrom angelegt wird. λ

2. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dat Verhältnis dsr Zeitdauer der Stromimpulse zu dsr Zeitdausr der dazwischenliegenden Paussn kleiner als 1 itt.

3. Verfahren naoh Antpruoh 1 und 2, daduroh gekenn zeiohnet, daß dat Verhältnis der Zeitdausr dsr Stromimpulse zu der Zsitdausr der dazwischenliegenden Pauten etwa

1 ι 10 itt. '

4. Anwendung des Verfahrene naoh Anspruch 1 bis 3 zum Loohsn von Glas, daduroh gsksnneeiohnet, daß naoh dsr lokalisierten Erwärmung dss Glases sin Stanzwerkzeug durch den geschmolzenen Glatbereioh gedrüokt wird.

5. Verfahren naoh Antpruoh 4, daduroh gekennzeichnet, das alt Stanzwerkzeug eine der Elektroden

909« 13/1 fm

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verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekenn zeichnet, daß unter azial fluohtender Anordnung der Elektroden ein Schermesser sum Aistrennen von nach dem Lochen verbleibender Voraprünge über den Glaskörper bewegt und die IiOohgrate feuerpoliert werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden AnsprUohe, daduroh gekennseioh.net, daß der elektrische Hoohfrequensimpulestrom aus einem Yunkenstreokengenerator stammt und hohen Dämpfungsgrad aufweist.

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