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Dokumentenidentifikation DE102005048830A1 23.11.2006
Titel Verfahren zum Erzeugen von Ausstanzungen in einem Glaswerkstück
Anmelder SCHOTT AG, 55122 Mainz, DE
Erfinder Schäfer, Martin, 55246 Mainz-Kostheim, DE;
Bonitz, Ralf, 55271 Stadecken-Elsheim, DE
Vertreter Jeck · Fleck · Herrmann Patentanwälte, 71665 Vaihingen
DE-Anmeldedatum 12.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005048830
Offenlegungstag 23.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.11.2006
IPC-Hauptklasse C03B 23/26(2006.01)A, F, I, 20051012, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C03B 21/04(2006.01)A, L, I, 20051012, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Ausstanzungen in einem Glaswerkstück, wobei das Glaswerkstück auf einen Werkstückträger mit einer Matrize aufgelegt wird, wobei aus dem Glaswerkstück wenigstens ein Glaselement mittels eines Stanzstempels ausgestanzt wird und wobei das Glaswerkstück vor dem Stanzvorgang auf eine Temperatur oberhalb der Glastemperatur erwärmt wird.
Eine verbesserte Stanzqualität bei einfacher Prozessführung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass auf das Glaswerkstück gegenüberliegend der Matrize zumindest um die Ausstanzstelle herum ein Niederhalter während des Stanzvorganges aufgepresst wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Ausstanzungen in einem Glaswerkstück, wobei das Glaswerkstück auf einen Werkstückträger mit einer Matrize aufgelegt wird, wobei aus dem Glaswerkstück wenigstens ein Glaselement mittels eines Stanzstempels ausgestanzt wird, und wobei das Glaswerkstück vor dem Stanzvorgang auf eine Temperatur oberhalb der Glastemperatur (Tg) erwärmt wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der EP 0 484 836 A1 bekannt. Dabei werden aus einer Glasplatte Löcher ausgestanzt. Die Glasplatte wird hierzu im Bereich der Stanzstelle mittels zweier auf die Glasplattenseiten einwirkenden Brennern erwärmt und auf die Stanztemperatur gebracht. Die Brenner wirken lokal begrenzt auf einen Bereich der Glasplatte ein, der kleiner ist, als die später erzeugte Ausstanzung. Aufgrund der Wärmeleitfähigkeit des Glases ergibt sich dann nach kurzer Zeit eine Glaserwärmung über den gesamten Stanzbereich. In diesem Moment muss die Stanzung erfolgen. Die Glasplatte ist hierzu auf eine Matrize aufgelegt und ein Stanzstempel taucht in das Glasmaterial ein. Dabei wird ein Glasbutzen aus der Glasplatte ausgestanzt. Beim Eintauchen des Stempels in die Glasplatte wird ein trichterförmiger Einzug auf der Eintrittsseite des Stempels in die Glasplatte und eine gradartige Aufwertung an der Austrittsstelle aus der Glasplatte erzeugt. Die Aufwertung wird durch nachfolgendes Feuerpolieren teilweise eingeebnet. Neben der schwierigen zeitlichen Prozessführung erweist sich der starke trichterförmige Einzug und die Aufwerfung als unvorteilhaft.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das bei einfacher Prozessführung eine verbesserte Stanzqualität ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf das Glaswerkstück gegenüberliegend der Matrize zumindest um die Ausstanzstelle herum ein Niederhalter während des Stanzvorganges aufgepresst wird.

Das Glaswerkstück ist somit zwischen der Matrize und dem Niederhalter gespannt. Diese Einspannung erzeugt während des Stanzvorganges eine Reibkraft zwischen der Glasoberfläche und der zugekehrten Fläche der Matrize, beziehungsweise des Niederhalters. Diese Reibkraft verhindert, dass beim Stanzvorgang das viskose Glasmaterial in die Ausstanzung stark eingezogen wird. Damit wird die Einstanzstelle der Ausstanzung wesentlich scharfkantiger ausgeführt, als beim Stand der Technik. Auch im Bereich des Austritts des Stanzstempels aus dem Glasmaterial wird keine starke gradartige Aufwertung mehr erzeugt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass aus dem Glaswerkstück gleichzeitig mit einem Stanzhub mehrere Ausstanzungen ausgenommen werden und dass das Glasmaterial vor dem Stanzhub über die Ausstanzstellen hinweg auf eine Temperatur oberhalb der Glastemperatur (Tg) erwärmt wird. Mit einer solchen flächigen Erwärmung des Glasmaterials können somit kurze Prozesszeiten erreicht werden.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass alle Ausstanzungen in dem Glaswerkstück in einem Stanzhub erzeugt werden oder dass in einer Folge von wenigstens zwei Stanzhüben die Ausstanzungen im Glaswerkstück erzeugt werden, und dass vor den Stanzhüben das Glaswerkstück im Stanzbereich auf die Stanztemperatur gebracht wird.

Eine gute Qualität der Ausstanzungen ergibt sich insbesondere dann, wenn die Verfahrensführung so gewählt ist, dass das Glaswerkstück zumindest im Stanzbereich auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der das Glaswerkstück eine Viskosität von 1·10P dPas bis 1·105 dPas aufweist.

Um ein unkontrolliertes Abkühlen des Glasmaterials vor dem Stanzvorgang zu verhindern, kann eine Erfindungsvariante dergestalt sein, dass die Matrize und/oder der Niederhalter vor dem Stanzvorgang erwärmt wird/werden.

Eine reproduzierbare Stanzqualität wird dadurch erreicht, dass der Niederhalter mit einer vorgegebenen Presskraft auf die Oberfläche des Glaswerkstückes aufgedrückt wird.

Wenn vorgesehen ist, dass das Glaswerkstück in einer Glasfertigungsanlage unter Temperatureinwirkung erzeugt wird, und dass der Stanzvorgang unter Ausnutzung des thermischen Niveaus des aus der Glasfertigungsanlage kommenden Glaswerkstückes an den Glasfertigungsprozess angeschlossen wird, dann wird ein energetisch optimierter Prozessablauf möglich, der auch einen verringerten Handhabungs-Aufwand schafft.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

1 in Seitenansicht und im Vertikalschnitt einen Stanzanlage in zwei Betriebsstellungen und

2 ein in der Stanzanlage gem. 1 gefertigtes Glaswerkstück.

Die 1 zeigt eine Stanzanlage mit einem Werkstückträger 10, der eine Matrize 10.1 aufweist. Der Werkstückträger 10 weist eine plane Auflagefläche 12 auf, die sich über die Matrize 10.1 hinweg erstreckt. Die Matrize 10.1 ist von einer Vielzahl von Durchbrüchen 13 durchdrungen, die vorliegend als kreisrunde Bohrungen ausgebildet sind. Die Durchbrüche 13 können auch jede andere geometrische Querschnittsform aufweisen. Die Mittellängsachse der Durchbrüche 13 verläuft senkrecht zur Auflagefläche 12. Auf der der Auflagefläche 12 abgewandten Seite münden die Durchbrüche 13 in einen Ausstoßraum 11.

Seitlich der Matrize 10.1 sind Bohrungen in den Werkstückträger eingebracht, die Montagestifte 15 aufnehmen. Ebenfalls seitlich der Matrize 10.1 sind Führungsaufnahmen 14 in den Werkstückträger 10 eingearbeitet, die Führungen 32 aufnehmen.

Die Montagestifte 15 und die Führungen 32 durchdringen entsprechende Aufnahmen in einem Niederhalter 20. Der Niederhalter 20 besitzt eine Stützfläche 22, die parallel zu der Auflagenfläche 12 ausgerichtet ist. Der Niederhalter 20 kann senkrecht zur Auflagefläche 12 des Werkstückträgers 10 an den Führungen 32 so verstellt werden, dass der Abstand zwischen der Auflagefläche 12 und der Stützfläche 22 veränderbar ist.

In den Niederhalter 20 ist eine Aufnahme 21 eingebracht, in die ein Halter 30 eingesetzt ist. Der Halter 30 trägt entsprechend der Anzahl der Durchbrüche 13 in der Matrize 10.1 Stanzstempel 31 mit zylindrischem Querschnitt. Die Stanzstempel 31 ragen in Ausnehmungen 23 des Niederhalters 20. Die Ausnehmungen 23 sind fluchtend zu den Durchbrüchen 13 angeordnet.

Zur Durchführung eines Stanzvorganges wird ein Glaswerkstück 40 in Form einer Glasplatte in den zwischen der Auflagefläche 12 und der Stützfläche 22 gebildeten Aufnahmebereich eingelegt. Das Glaswerkstück 40 ist auf eine Stanztemperatur gebracht, die oberhalb der Glastemperatur (Tg) liegt. Bei einem B 270-Glaswerkstoff liegt die Stanztemperatur im Bereich zwischen 700° und 900°. Dabei hat der Glaswerkstoff eine Viskosität im Bereich zwischen 1·108 dPas und 1·105 dPas. Die Matrize 10.1 und der Niederhalter 20 sind im Kontaktbereich zu dem Glaswerkstück 40 vorgeheizt, so dass dieses beim Einlegen in das Stanzwerkzeug auf Stanztemperatur gehalten werden kann. Anschließend nach der erfolgten Werkstückpositionierung wird der unter Federvorspannung stehende Niederhalter 20 mit seiner Stützfläche 22 auf die zugeordnete Seitenfläche des Glaswerkstückes 40 aufgefahren. Dabei wird der Niederhalter 20 an den Führungen 32 in Richtung auf die Matrize 10.1 verschoben. Der Niederhalter 20 wird mit einer vorbestimmten Presskraft auf das Glaswerkstück 40 aufgefahren, so dass es reproduzierbar zwischen der Auflagefläche 12 und der Stützfläche 22 gespannt ist.

In dieser Stellung ist das Glaswerkstück 40 sowohl an seiner Ober- als auch Unterseite vollflächig abgestützt. Im Bereich der mittels der Durchbrüche 13 und der Ausnehmungen 23 gebildeten Stanzstellen ist die Glasplatte freigestellt.

Nach dem Aufsetzen des Niederhalters 20 wird der Halter 30 in der Aufnahme 21 verschoben, so dass die Stanzstempel 31 durch die Ausnehmungen 23 hindurch in das Glasmaterial einfahren. Sie durchdringen das Glaswerkstück 40 und treten in die Durchbrüche 13 ein. Dabei werden Glasbutzen ausgestanzt. Diese fallen in den Ausstoßraum 11. Nach dem erfolgten Stanzhub kann das Stanzwerkzeug wieder geöffnet werden. Hierzu fahren der Niederhalter 20 und der Halter 30 in die Ausgangsposition. Das gestanzte Glaswerkstück 40 kann entnommen werden.

Die 2 zeigt das bearbeitete Glaswerkstück 40 in Draufsicht. Dieser Darstellung kann die entsprechend der Anordnung der Stanzstempel 31 matrixartige Anordnung der erzeugten Ausstanzungen 41 entnommen werden.


Anspruch[de]
Verfahren zum Erzeugen von Ausstanzungen in einem Glaswerkstück (40), wobei das Glaswerkstück (40) auf einen Werkstückträger (10) mit einer Matrize (10.1) aufgelegt wird, wobei aus dem Glaswerkstück (40) wenigstens ein Glaselement mittels eines Stanzstempels (31) ausgestanzt wird, und wobei das Glaswerkstück (40) vor dem Stanzvorgang auf eine Temperatur oberhalb der Glastemperatur (Tg) erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Glaswerkstück (40) gegenüberliegend der Matrize (10.1) zumindest um die Ausstanzstelle herum ein Niederhalter (20) während des Stanzvorganges aufgepresst wird. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass aus dem Glaswerkstück (40) gleichzeitig mit einem Stanzhub mehrere Ausstanzungen (41) ausgenommen werden und

dass das Glasmaterial (40) vor dem Stanzhub über die Ausstanzstellen hinweg auf eine Temperatur oberhalb der Glastemperatur erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ausstanzungen (41) in dem Glaswerkstück (40) in einem Stanzhub erzeugt werden. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Glaswerkstück (40) auf eine erste Temperatur erwärmt wird, dass in einer Folge von wenigstens zwei Stanzhüben die Ausstanzungen (41) im Glaswerkstück (40) erzeugt werden, und

dass vor den Stanzhüben das Glaswerkstück im Stanzbereich auf die Stanztemperatur gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaswerkstück zumindest im Stanzbereich auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der das Glaswerkstück eine Viskosität von 1·10P dPas bis 1·105 dPas aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (10.1) und/oder der Niederhalter (20) vor dem Stanzvorgang erwärmt wird/werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (20) mit einer vorgegebenen Presskraft auf die Oberfläche des Glaswerkstückes (40) aufgedrückt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

dass das Glaswerkstück (40) in einer Glasfertigungsanlage unter Temperatureinwirkung erzeugt wird, und

dass der Stanzvorgang unter Ausnutzung des thermischen Niveaus des aus der Glasfertigungsanlage kommenden Glaswerkstückes (40) an den Glasfertigunasprozess angeschlossen wird.






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