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Verfahren und Vorrichtung zum Pressen von Glasgegenständen
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pressen
von Glasgegenständen, bei denen Glastropfen nacheinander in eine Mehrzahl von umlaufenden,
durch weitere Formwerkzeuge ergänzten Formen gebracht, mittels die Gestaltänderungsarbeit
ausführenden Preßwerkzeugen unter Druck zu den Formen angepaßten Gegenständen umgeformt,
erstarren gelassen und aus den Formen ausgeformt werden.
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Bei bekannten Glaspressen wird der in eine Form eingegebene Glastropfen
während einer verhältnismäßig kurzen Zeit mit Hilfe eines Preßstempels zu dem zu
erzeugenden Glasgegenstand umgepreßt und bis zum Entformen in der Form durch Abkühlung
erstarren gelassen, wobei die vorher mit dem Preßstempel in Berührung gewesene Glasoberfläche
nunmehr der Luft ausgesetzt ist.
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Diese Vorgehensweise weist verschiedene Nachteile auf. Für die für
die Herstellung von Preßglasgegenständen maßgeblichen Vorgänge , nämlich der Formgebung
und dem Wärmeentzug, nimmt die Formgebung den kleineren Zeitanteil in Anspruch,
weil das -Verformen mit relativ großer Geschwindigkeit durchgeführt woi-dcri kann,
während die Abführung der Wärme aus dem Glas wesentlich länger dauert. Die Abkühlung
stellt daher einen zeitbestimmenden Faktor im Ablauf der Pressenarbeit dar, durch
den die Leistungsfähigkeit einer Presse stark begrenzt wird.
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In diesem Zusammenhang wirkender der sehr geringe Wärmeübergang von
Glas zu Luft an der mit dem Preßstempel in Berührung gewesenen Oberfläche des Glasgegenstandes
besonders zeitverzögernd. Diese freie Oberfläche des gepreßten Glaskörpers wirkt
sich aber nicht nur nachteilig auf die für den Abkühlvorgang benötigte Zeit aus.
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Insbesondere bei bekannten Pressen mit Arbeitsleistungen von ca. 60
Takten je Minute,die etwa die obere Grenze der Leistungsfähigkeit für intermittierend
angetriebene Rundtischpressen darstellen, wird keine ausreichende Formtreue der
Stempelseite des Glases mehr erreicht, weil sie durch die kurze Berührungszeit mit
dem Stempel zu wenig abgekühlt, deshalb beim Lösen des Stempels durch die Saugwirkung
deformiert und durch die Kontraktion, die sich wegen des zu geringen Wärmeentzuges
vorwiecjend auf dieser Seite auswirkt, zusätzlich verformt wird.
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Insbesondere bei der Herstellung von Glasteilen, deren Formgenauigkeit
durch Nacharbeiten der Ober- und Unterseite nach dem Pressen noch verbessert werden
muß, kommt es jedoch darauf an, daß sowohl die Oberseite als auch die Unterseite
eine hohe Formgenauigkeit aufweisen, damit
bei der Weiterverarbeitung
nur noch ein geringer Abschliff notwendig ist. Andererseits müssen aber Massenartikel
dieser Art kostengünstig auf schnell laufenden Maschinen hergestellt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zum Pressen
von Glasgegenständen zu schaffen, welches bei erhöhter Gestalttreue der gepreßten
Gegenstände kürzere lAhkB zeiten dieser Gegenstände bis zum Erstarren und daher
erhöjiLL' Maschinengeschwindigkeiten erlaubt. Aufgabe der Erfindung ist es ferner,
eine vollautomatische, kontinuierlich arbeitende Glaspresse zu schaffen, die nach
diesem Verfahren arbeitet und im übrigen alle Voraussetzungen an einen wirtschaftlichen
Pressen betrieb erfüllt, und zwar sowohl im Hinblick auf geringe Investitionskosten
als auch auf eine hohe Maschinenleistung bei verbesserter Qualität der Erzeugnisse.
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Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die die Gestaltänderungsarbeit ausführenden Preßwerkzeuge zum Zwecke der Gestalterhaltung
und einer schnelleren und gleichmäßigeren Abkühlung des gepreßten Gegenstandes auch
nach Beendigung der Gestaltänderungsarbeit und Aufheben der Preßkraft mit den Gegenstand
bis zu dessen Erstarren in Kontakt gehalten werden.Zur Aufrechterhaltung dieses
Kontaktes bedarf es keiner größeren Kräfte, sondern ein geringfügiger Andruck reicht
für einen ungestörten Wärmeübergang aus dem Glasgegenstand in die Formwerkzeuge
bereits aus. Eine zu lange Aufrechterhaltung der vollen Preßkraft wäre ohnehin von
Nachteil, da die dadurch bewirkte elastische Verformung der Werkzeuge und Werkzeugaufnahmen
unmittelbar nach Beendigung der Gesaltänderung, d.h. solange das Glas noch plastisch
ist, aufgehoben werden muß, da anderenfalls das Glas bei der Relativbewegung zwischen
Werkzeugen und Glas
schon zu starr ist und reißt. Durch den verlängerten
Kontakt des Glasgegenstandes mit den Formwerkzeugen unter geringem Andruck entstehen
dagegen keine nachteiligen Deformationen der Ober- und der Unterseite des Gegenstandes.
Die durch die Kontraktion zwangsläufige Deformation der Oberfläche beschränkt sich
dabei vorwiegend auf den durch die Rückerwärmung plastischen Bereich des Glasgegenstandes
und das Glas wird in kürzestmöglicher Zeit formstabil.
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Eine die gestellte Aufgabe lösende Glaspresse ist erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein vollständiger Satz von einzelnen Formwerkzeugen
eine miteinander verkoppelte Formeinheit bildet, auf denen zum Ausführen der Gestaltänderungsarbeit
vorgesehene Preßwerkzeuge die erforderliche Preßkraft durch von der Formeinheit
getrennte Bauteile vorübergehend von außen ausübbar ist, daß die Preßwerkzeuge auch
nach beendeter Gestaltänderungsarbeit und nach Aufheben der Preßkraft in Kontakt
mit dem Glasgegenstand gehalten werden können, und daß die einzelnen Formeinheiten
zu einer endlos umlaufenden Kette zusammengefügt und nacheinander an stationär in
der Presse angeordneten Betätigungseinrichtungen vorbeibewegbar sind, durch welche
die einzelnen relativen Arbeitsbewegungen der Formwerkzeuge gegeneinander, darunter
das Aufbringen der Preßkräfte für die.Gestaltänderungsarbeit, auslösbar sind.
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Dabei ist die aus den einzelnen Formeinheiten zusammengesetzte, endlose
Kette vorteilhafterweise für einen Umlauf in einer senkrechten Ebene angeordnet.
Diese Anordnung ermöglicht es, die Formen während eines Umlaufes um 360 ° in einer
vertikalen Ebene zu schwenken, wobei die Formen vorteilhafterweise mit einem Glastropfen
beschickt werden, während ihre Einfüllöffnung nach oben weist, und die gepreßten
Gegenstände aus den Formen ausgeformt werden, während die Formen mit ihrer öffnung
nach unten weisen. Der gepreßte Glasgegenstand kann so ohne ein zusätzliches Hilfsmittel
wie Vakuumheber, mechanischen Greifer oder Preßluft aus der Form entfernt und auf
ein Transportband abgeiegt werden.
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Deformationen und Beschädigungen werden dadurch vermieden und eventuelle
Glas splitter leicht entfernt.
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Die endlose Kette kann natürlich auch in jeder beliebigen Ebene, z.B.
in der Horizontalen angeordnet sein. Das Ausformen der gepreßten Glasgegenstände
erfolgt dann mittels Zusatzvorrichtungen oder -verfahren, z.B. Vakuumheber, durch
Abstreifen oder Abblasen.
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Der Tropfen wird zweckmäßigerweise noch vor der Eingabe in die Form
auf deren Geschwindigkeit beschleunigt und durch Ausricl n der Führungsrinne in
die günstigste Lage gebracht. Dabei ist der Tropfen bis zum Pressen keiner nachteiligen
BeschleunicJun wirkung mehr ausgesetzt. Die Glasverteilung in der Form beim Pressen
ist dadurch optimal, was sich vorteilhaft auf das Preßergebnis auswirkt.
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Jede Formeinheit ist zweckmäßigerweise mit einem verschließbaren Deckel
versehen, der einen Oberstempel enthält. Das maßgebliche Preßwerkzeug für das Ausführen
der Gestaltänderungsarbeit kann sowohl der Oberstempel wie auch der Unterstempel
sein. Um auch nach Aufheben des Preßdruckes einen verlängerten Kontakt der Preßwerkzeuge
mit dem Glasgegenstand zu gewährleisten, ist zumindest einer der beiden Stempel
mit einer Andruckfeder und einer Selbsthemmung in Art einer Reibungsbremse versehen.
Das Auspressen erfolgt zweckmäßigerweise wie das Tropfeneinspeisen im oberen Trumm
der umlaufenden Kette, während die Form mit ihrem Deckel nach oben weist.
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Bei dieser Ausführung der Preßformen bleiben die maßgeblichen Flächen,
d.h. die Ober- und Unterseite des Preßlings infolge des federnd gelagerten Unter-
und/oder Oberstempels auch nach dem Pressen in gutem Kontakt mit den Werkzeugen,
während sich die Form durch die Wärmeaufnahme ausdehnt und sich seitlich vom Glasgegenstand
löst.
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Die einzelnen Arbeitsfunktionen einer umlaufenden Formeinl1(it: bzw.
die Relativbewegungen von deren Formwerkzeugen zueinander werden durch in dcr Presse
ancJcordncotc Betätigungseinrichtungen
ausgelöst. Zu diesen Arbeitsfunktionen
gehören beispielsweise das öffnen und Schließen des Formdeckels, der Vorschub'des
Preßstempels während des Pressens, das Entformen, das Rückführen des Preßstempels,
um die Form wieder zum Einspeisen bereit zu machen, usw.. Die Organe zum Aufbringender
Preßkräfte bestehen zweckmäßigerweise aus stationär angeordneten Kurvenführungen,
die zur Verminderung der Reibungskräfte jedoch mittelbar, d.h. unter Zwischenschaltung
einer teilweise mitlaufenden Kette oder von Andruckrollen auf den Preßstempel wirken.
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Ohne die Prozeßbedingungen für das Pressen zu ändern, kann eine erfindungsgemäße
Presse, die beispielsweise mit insgesamt 60 Formeinheiten ausgerüstet ist, mit 1,
2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30 oder 60 Einheiten beim Speisen mit Einzeltropfen
betrieben werden. Eine zahlenmäßig zwar andere, aber ähnlich große Leistungsflexibilität
hat die Presse auch beim Speisen mit Mehrfachtropfen.
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Dadurch ergeben sich erhebliche Vorteile beim Optimieren-eines neuen
Werkzeuges oder beim Einarbeiten eines neuen Artikels.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren der beigefügten
Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben. Es stellen dar: Fig. 1 die schematische
Anordnung der einzelnen Funktionseinheiten einer erfindungsgemäßen Glaspresse in
Seitenansicht; Fig. 2 einen Schnitt durch die tatsächlich konstruktive Ausführung
der Presse nach Figur 1 entlang der Linie I-I in Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt durch
die vordere Umlenkstation entlang der Linie II-II in Fig. 1;
Fig.
4 einen Schnitt durch eine umlaufende Formeinheit; Fig. 5 ein Schema der Antriebsanordnung;
Fig. 6 die Ausführung einer Kette zur Übertragung der Ausstoßkraft beim Entformen;
Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 6; Fig. 8 die Ausführung
der Glieder der Kette nach Fig. 6 oder 7-zur Übertragung der Preßkraft; Fig. 9 einen
Schnitt durch eine abgewandelte Formeinheit, die für das Pressen von oben vorgesehen
ist.
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Der am Auslauf 1 abgeschnittene Tropfen fällt in die nicht dargestellte,
senkrecht angeordnete, am oberen Ende drehbar gelagerte Rinne, deren unteres Ende
so bewegt wird, daß es sich eine halbe Taktzeit lang synchron mit der mit gleichförmiger
Geschwindigkeit vorbeilaufenden Form bewegt. Der Tropfen wird dabei auf die Geschwindigkeit
der Form beschleunigt und in diese geführt. Die Mitte der Rinne ist zur Mitte der
Form einstellbar. Nach dem Einfallen in die Form wirkt auf den Tropfen nur noch
die Erdbeschleunigung. Die Form, Fig. 4, wird mittels der Rolle 61 und einer nicht
dargestellten Kurve geschlossen. Der Deckel 60 drückt den Stempel 62 mit Schaft
63 über den Bolzen 64 und die Feder 65 auf den Formring 68.
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Das Gelenk 66 verbindet den Deckel 60 mit dem Gehäuse 70. Die Sprungfeder
67 hält den Deckel 60 in der geöffneten und geschlossenen Stellung in seiner Endlage.
Der Stempel 76 ist über Schaft 74 und Feder 75 an der Hülse 73 abgestützt, die über
Bremsklotz 72, Feder 71 und Widerlager 81 und 82 in der äußeren Hülse 69 in ihrer
jeweiligen Stellung gehalten wird.
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Die Kraft der Feder 75 ist größer als das Gewicht des Unterstempels
76,
aber kleiner als die Haltekraft der Bremse aus 72 und 71; diese ist wiederum kleiner
als die Antriebskraft des Stempels 62 allein durch die Feder 67. Das Gehäuse 70
wird über Bolzen 77 und Rollen 78, 79, 80 in den Laufschienen 24, 25, 26 geführt.
Die Gehäuse 70 sind durch die Bolzen 77 und nicht dargestellte Gelenke zu einer
endlosen Kette verbunden. Dabei kann ein Gehäuse einen oder mehrere Formenringe
68 mit dazugehörigen Stempeln 62 aufnehmen. Beim Einlaufen der Form, Fig. 4, in
den Preßabschnitt läuft Rolle 83 in Schiene 22, dann drückt die Preßvorrichtung
3 über Rolle 4 an Rad 5 auf den Schaft 63 des Stempels 62. Anschließend drückt die
Preßvorrichtung 7 auf den Kopf der Hülse 73, die ihrerseits den Unterstempel 76
anhebt. Die auf den Stempel 62 wirkende Kraft der Preßvorrichtung 3 ist größer als
die auf den Unterstempel 76 wirkende Kraft der Preßvorrichtung 7. Beide Kräfte werden
durch Regelung des Druckes in den Hydraulikzylindern besonders eingestellt und sind
in weiten Grenzen variierbar. Für das vollständige Auspressen eines Glasartikels
sind je nach Transportgeschwindigkeit der Form eine oder mehrere Preßvorrichtungspaare
3 u. 7 erforderlich. In Fig. 1 sind z.B. 4 Paare dargestellt, die durch Getriebe
20 und 21, Fig. 2, angetrieben werden. Während oder am Ende des Preßvorganges wird
die Feder 75 gespannt, die nach dem Wirken der äußeren Kräfte, d.h.. nachdem die
Form den Preßabschnitt verlassen hat, den Unterstempel 76 an das Glas und dieses
wiederum an den Stempel 62 drückt. Durch diesen Kontakt werden- günstigere Bedingungen
für die Wärmeübertragung Glas/Stempel aufrechterhalten als beim Lösen eines Stempels
vom Glas. In diesem Falle wird nämlich nicht nur der Wärmeübergang an der der Luft
zugewandten Seite stark verringert, sondern auch der Wärmeübergang auf der gegenüberliegenden
Seite, weil sich das Glas durch Verziehen infolge des ungleichen Wärmeentzuges und
des Fehlens äußerer Kräfte von der Form löst. Nach dem Verlassen des Preßabschnittes
läuft die Form über die hintere Umlenkstation 9. Die aus deGehäuse 70 gebildete
endlose Kette
wird über die Zahnstangen 27 vom Ritzel 28 angetrieben,
das am Ende des Preßabschnittes angeordnet ist. Vom Verlassen der vorderen Umlenkstation
12 bis zum Einlauf in die hintere Umlenkstation 9 bewegt sich die Kette mit gleichförmiger,
vom Verlassen der hinteren Umlenkstation 9 bis zum Einlauf in die vordere Umlenkstation
12 wegen des Polygoneffektes mit ungleichförmiger Geschwindigkeit. Auf dem Weg von
Umlenkstation 9 zur Umlenkstation 12 wird der Deckel 60 der Form mittels Rolle 61
und Kurven 30, 31 geöffnet. Unmittelbar danach wird die Hülse 73 mit Stempel 76
mittels Entformungsvorrichtung 10 so weit bewegt, bis die Glasberührungsseite cles
Stempels mit dem äußeren Rand des Formenringes 68 bündig ist.
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Dabei wird das Glas ausgestoßen, falls es nicht schon während des
öffnens des Deckels aus der Form fällt. Nach einer anderen Ausführungsform des Deckelsöffnens
wird der Deckel beim Öffnen mittels einer pneumatisch betätigten Kurve so schnell
bewegt, daß er dem frei aus der Form fallenden Glas voreilt.
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Mögliche Beschädigungen werden dadurch vermieden. über ein nicht zum
Erfindungsgegenstand gehörendes Transportband 11 oder ein anderes Transportmittel
werden die Glasgegenstände abtransportiert.
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Die in der Fig. 1 dargestellten Preßvorrichtungen 3 und 7 und die
Entformungsvorrichtung 10 sind im Prinzip gleich aufgebaut; die sie anpreßenden
Hydraulikzylinder 6 werden nur mit anderen Drücken beaufschlagt. Es ist selbstverständlich,
daß anstelle der Hydraulikzylinder beliebige andere Elemente, z.B. pneumatische,
mechanische, oder elektrischtFederglieder verwendet werden können. Ebenso können
die Kräfte auf den Schaft 63 und die Hülse 73 mittels federnd abgestützter Antriebselemente
nach Fig. 6 und 7 übertragen werden. Diese sind dabei in einem bestimmten einstellbaren
Winkel zur Formenkette
so angeordnet, daß der Schaft 63 bzw. die
Hülse 73 stoßfrei auflaufen und im weiteren Verlauf zur Form hin verschoben werden.
Relativbewegungen zwischen der Formenkette und den Antriebselementen werden dabei
durch die Rolle 100 ausgeglichen. Die Reibung zwischen dem bewegten und dem stationären
Element 103 kann entweder mittels Rollen 101 und 1Q2, Fig. 6, oder einer Kette 105,
Fig. 7, verringert werden.
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Zum Ausgleich von TropfengewichtsschwankungeX Maßabweichungen der
Formen durch die Herstellung und verschiedener Wärmedehnung sind die Kraftübertragungsglieder
der Antriebselemente nach Fig. 6 oder 7 im Preßabschnitt mit Federelementen nach
Fig. 8 versehen. Diese bestehen aus Hülse 106, Feder 107, Bolzen 108, Platte 109
und Glied 110. Die Kennlinie der Feder 107 ist so gewählt, daß die Kraftänderung
durch die größten vorkommmenden Maßabweichungen innerhalb der für den Prozeß zulässigen
Toleranzen bleibt. Die Federn der Federelemente, die auf Schaft 63 drücken, übertragen
eine größere Kraft als die, die auf die Hülse 73 wirken. Beim Einlaufen der Form
(Fig. 4) in die Umlenkstation 12 ist die Klaue 44 ausgeschwenkt. Nach dem Einlaufen
wird die in der Aufnahme 48 mittels Gelenk 47 schwenkbar angeordnete umlaufende
Klaue 44 durch Rolle 46 und feststehende Kurvenscheibe 45 in Eingriffstellung zum
Kopf der Hülse 73 geschwenkt und damit in Verbindung mit Bolzen 43, Bügel 42, Rolle
41 und feststehender Kurvenscheibe 40 der Unterstempel 76 in die zum Einspeisen
des Tropfens erforderliche Lage gezogen. Die Achse 50 und die auswechselbaren Kurvenscheiben
45 und 40 stehen fest; das durch die Lager 51, 52 auf der Achse 50 abgestützte Umlenkrad
49 wird durch die in entsprechende Aussparungen eingreifende Formenkette mitgenommen
und läuft um.
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Selbstverständlich kann die Presse auch so betrieben werden, daß nur
von oben gepreßt wird. Ein Beispiel der Werkzeugausführung dazu zeigt Fig. 9. Nach
dem Einspeisen des Glastropfens
wird, wie vorher beschrieben, der
Deckel geschlossen. Mittels Rolle 61 und starrer Kurve 127 wird der Deckel noch
weiter zur Form gedrückt, dadurch werden die drei am Umfang angeordneten Federn
123 gespannt und drücken mittels Bolzen 122 den Ring 119 fest auf die Form 126.
Der Stempel 118 ist dabei so weit zurückgezogen, daß seine Unterkante in etwa bündig
mit der Ringunterkante ist. Sobald der Ring fest auf der Form liegt, wird der Stempel
118 über den Bolzen 115 mit den bereits beschriebenen Elementen so weit in die Form
126 gedrückt, bis das Glas 128 voll ausgepreßt ist. Die Rolle 83, Fig. 4, läuft
dabei in Kurve 22 und stützt sich dort ab. Die Kraft der lP.'er 117, die sich am
Bolzen 115 abstützt, der seinerseits mittels Bremse 120, 121 im Deckel gehalten
wird, hält den Stempel 118 auch dann noch im Glas, wenn äußere Kräfte auf den Bolzen
115 nicht mehr einwirken. Zum Entnehmen des Glases 128 aus der Form wird zuerst
der Bolzen 115 mit dem Stempel 118, die miteinander mittels Stift 116 axial verschiebbar
verbunden sind, durch nicht dargestellte Vorrichtungen zurückgezogen. Dabei wird
der Deckel mittels Rolle 61 und nicht dargestellter Kurve auf der Form gehalten.
Danach wird, wie bereits beschrieben, der Deckel zurückgeklappt und anschließend
das Glas mittels Formenboden 124 und bereits dargestellten Elementen ausgestoßen.
Rolle 83 stützt sich dabei wiederum auf einer nicht dargestellten Kurve ab. Der
Ring 125 begrenzt die Axialbewwegung des Formenbodens 124.
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Vorrichtung zum Heizen, Außen- und Innenkühlen sowie Schmieren und
Reinigen der Werkzeuge sind besonders im Abschnitt zwischen Artikelaufnahme und
Einspeisen vorgesehen.
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Die Presse ist mechanisch angetrieben,- einen Teil des Antriebes zeigt
Fig. 5. Die vom Antriebsmotor 90 kommende Leistung wird im Getriebe 91 verzweigt.
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Es treiben an: - Getriebe 91 die Formenkette über das Ritzel 28, Fig.
1.
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- Getriebe 92 die Preßvorrichtung 3, Fig. 1.
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- Getriebe 93 die Preßvorrichtung 7, Fig. 1.
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- Getriebe 94 die Entformungsvorrichtung 10, Fig. 1.
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- Getriebe 95 und 96 die zeichnerisch nicht dargestellten Tropfenleitrinnen.
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L e e r s e i t e