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Dokumentenidentifikation DE102006012582A1 20.09.2007
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Abtrennen von Abschnitten von Glasstangen
Anmelder SCHOTT AG, 55122 Mainz, DE
Erfinder Piegendorfer, Johann, 84169 Altfraunhofen, DE;
Zöttl, Martin, 84184 Tiefenbach, DE;
Stangl, Albert, 84172 Buch, DE;
Kopp, Michael, 84034 Landshut, DE
Vertreter Blumbach Zinngrebe, 65187 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 16.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006012582
Offenlegungstag 20.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse C03B 33/10(2006.01)A, F, I, 20060316, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C03B 33/06(2006.01)A, L, I, 20060316, B, H, DE   G02B 6/25(2006.01)A, L, I, 20060316, B, H, DE   C03B 37/16(2006.01)A, L, I, 20060316, B, H, DE   
Zusammenfassung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Abtrennen von Abschnitten von einer Glasstange dahingehend zu verbessern, daß eine sehr ebene, gleichmäßige Bruchfläche erzeugt wird. Dazu umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtrennen von Abschnitten von Glasstangen eine Einrichtung zum parallelen Haltern und seitlichen Fixieren mehrerer Glasstangen, eine Ritzradhalterung mit einem parallel zur Achse der Glasstangen drehbar gelagerten Ritzrad, zumindest eine Andrückfeder zum aneinander Andrücken von Ritzrad und Glasstangen, eine Einrichtung zum aneinander Vorbeiführen von Glasstangen und Ritzrad in Richtung senkrecht zur Achse der Glasstangen, einen Niederhalter zum Andrücken der Glasstangen, eine Abbrech-Leiste und einen Abbrech-Balken, wobei die Abbrech-Leiste gegenüberliegend zwischen Niederhalter und Abbrech-Balken angeordnet sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft allgemein das Abtrennen von Abschnitten von Glasstangen, insbesondere mittels Ritz-Brechen.

Um Abschnitte von Glastangen herzustellen, ist es bekannt, zunächst Abschnitte durch Ritzen und Brechen herzustellen. Die dabei erzeugten Stirnflächen der Abschnitte weisen im Allgemeinen jedoch für viele Anwendungen keine zufriedenstellende Form auf, so daß Nachbearbeitungsschritte eingesetzt werden. Beispielsweise werden bei Lichtleitern besonders ebene und störungsfreie Stirnflächen für eine verlustarme Ein- und Auskopplung des Lichts benötigt. Um solche Oberflächen zu erhalten, werden für Lichtleiter die Stirnflächen beispielsweise durch Schleifen und Polieren nachbehandelt.

Das Schleifen und Polieren ist jedoch verglichen mit dem Abtrennvorgang selbst sehr zeitaufwendig. Außerdem wird die Länge des Lichtleiters beim Abschleifen und Polieren reduziert. Kommt es auf ein exaktes Längenmaß an, muß demgemäß ein entsprechend längerer Abschnitt abgetrennt und so weit abgeschliffen werden; daß die beim Brechen entstehenden Toleranzen ausgeglichen werden. Dies verlängert den Schleif- und Polierprozeß zusätzlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Abtrennen von Abschnitten von einer Glasstange dahingehend zu verbessern, daß eine sehr ebene, gleichmäßige Bruchfläche erzeugt wird, so daß ein nachträgliches Schleifen und Polieren entfallen kann. Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Demgemäß umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtrennen von Abschnitten von Glasstangen eine Einrichtung zum parallelen Haltern und seitlichen Fixieren mehrerer Glasstangen, eine Ritzradhalterung mit einem parallel zur Achse der Glasstangen drehbar gelagerten Ritzrad, zumindest einer Andrückfeder zum aneinander Andrücken von Ritzrad und Glasstangen, eine Einrichtung zum aneinander Vorbeiführen von Glasstangen und Ritzrad in Richtung senkrecht zur Achse der Glasstangen, einen Niederhalter zum Andrücken der Glasstangen, eine Abbrech-Leiste und einen Abbrech-Balken, wobei die Abbrech-Leiste gegenüberliegend zwischen Niederhalter und Abbrech-Balken angeordnet sind.

Bei dem damit ausführbaren Verfahren zum Abtrennen von Abschnitten von Glasstangen werden entsprechend mehrere Glasstangen parallel und seitlich fixiert gehaltert, die Glasstangen und ein parallel zur Achse der Glasstangen drehbar gelagertes Ritzrad in Richtung senkrecht zur Achse der Glasstangen aneinander vorbei geführt und das Ritzrad und die Glasstangen mittels zumindest einer Andruckfeder aufeinander gedrückt, wobei die Glasstangen zwischen einem Niederhalter und einem Abbrech-Balken über einer zwischen Abbrech-Balken und Niederhalter angeordneten Abbrechleiste verbogen und damit an der Ritzung Abschnitte von den Glasstangen an der Ritzstelle abgetrennt werden. Für das Brechen kann sowohl der Abbrech-Balken, als auch die Abbrechleiste oder der Niederhalter bewegt werden, um ein Biegemoment auf die Glasstangen auszuüben, welches zum Bruch an der Ritzstelle führt.

Vorzugsweise dient die Abbrech-Leiste gleichzeitig als Widerlager für den beim Ritzen vom Ritzrad auf die Glasstangen ausgeübten Druck. Dazu ist die Abbrech-Leiste auch gegenüberliegend zu dem zwischen Niederhalter 15 und Abbrech-Balken 13 geführten Ritzrad 5 angeordnet. Die Anordnung mit Niederhalter, Abbrech-Balken und gegenüberliegend bezüglich der Glasstangen angeordneten Abbrechleiste bewirkt eine exakte Dreipunkt-Lagerung der Glasstangen beim Ritzen und Brechen.

Durch das erfindungsgemäße Ritzen und Brechen mehrerer parallel angeordneter Glasstangen in einem Arbeitsschritt wird eine exaktere Führung des Ritzrades über die längere Ritzstrecke und eine gleichmäßigere Andrückkraft erzielt. Damit werden Abweichungen in der Länge der abgetrennten Abschnitte reduziert. Insbesondere können mit dieser Anordnung sehr ebene, zur Achse der Abschnitte senkrecht verlaufende Bruchflächen erzeugt werden. Diese sind von so hoher Qualität, daß sie auch ohne weitere Bearbeitung als verlustarme Ein- und Auskoppelflächen für Lichtleiter eingesetzt werden können.

Um eine hohe Exaktheit in der Länge der abgetrennten Glasstangen-Abschnitte zu erreichen, ist weiterhin vorgesehen, daß das Ritzrad in axialer Richtung spielfrei drehbar gelagert wird. Sowohl Diamant-Ritzräder, als auch Ritzräder aus gehärtetem Stahl, insbesondere hartstoffbeschichtet, können eingesetzt werden.

Weiterhin ist es günstig für eine ebene Bruchstellen, wenn auf alle Glasstangen ein möglichst gleiches Biegemoment ausgeübt wird. Um dies zu bewirken, ist es von Vorteil, wenn die Abbrech-Leiste und der Abbrech-Balken in Richtung senkrecht zur Achse der Glasstangen verlaufen.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß exakt senkrecht zur Achse der Glasstangen, beziehungsweise der abgetrennten Abschnitte verlaufende, ebene Bruchflächen gerade dann hergestellt werden können, wenn die Ritzung nur einen Teil des Umfangs der Glasstange umläuft. Die Glasstangen können daher während des Ritzens in einfacher Weise rotationsfest mit der Einrichtung zum parallelen Haltern und seitlichen Fixieren gelagert sein.

Die Erfindung sieht also unter anderem folgende Maßnahmen vor, um beim Abtrennen von Abschnitten von einer Glasstange so exakte Bruchflächen zu erzeugen, daß eine Nachbehandlung durch Schleifen und Polieren entfallen kann:

  • – exakte Lagerung des Ritzrades,
  • – exakte Führung der Ritzradhalterung,
  • – präziser Anpressdruck des Ritzrades an das Glas mit einer Andrückfeder,
  • – Zusammenwirken von Abbrechleiste, Niederhalter und Abbrechbalken.

Mit der Erfindung können nicht nur Vollstäbe, wie sie als Lichtleiter eingesetzt werden, sondern auch Rohre von längeren Glasstangen abgetrennt werden. Diese Glasrohre finden beispielsweise für die Verkapselung elektrischer oder elektronischer Komponenten Verwendung. Beispielsweise können solche Rohre für die Herstellung von Reed-Schaltern eingesetzt werden, wobei die Reed-Kontakte in die Rohre eingeführt und die Rohrenden zur Verkapselung verschmolzen werden. Ebenfalls können die Rohre auch zu Verkapselungen von Transpondern verarbeitet werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Ritzradhalterung einen drehbar gelagerten Hebel umfasst, an welchem das Ritzrad gehaltert ist. Insbesondere kann dabei die Andruckfeder auf einen Hebelarm des Hebels wirken. Mit einer solchen Anordnung können die Federkräfte der Feder übersetzt werden, bevor sie auf das Ritzrad übertragen werden.

Um eine besonders exakte seitliche Führung des Ritzrades zu erreichen, ist weiterhin vorgesehen, daß die Ritzradhalterung in einem Lagerblock mittels korrespondierender Führungsflächen, insbesondere Gleitflächen an Lagerblock und Ritzradhalterung seitlich geführt wird. Durch die aneinander vorbeigleitenden korrespondierenden Führungsflächen kann das Spiel bei der Lagerung der Ritzradhalterung reduziert werden.

Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Ritzradhalterung einen quer zur Vorschubrichtung und den Achsen der Glasstangen geführten Schlitten, an welchem das Ritzrad befestigt ist und auf welchen die Andruckfeder wirkt. Eine solche Anordnung kann mit besonders kleiner Masse und damit geringer Trägheit aufgebaut werden. Beim aneinander Vorbeiführen von Glasstangen und Ritzrad und dem Abrollen des Ritzrades auf den Glasstangen wird dann der Schlitten durch die Glasstangen gegen die Federkraft der Andruckfeder in der Führung bewegt.

Weiterhin kann vorteilhaft auch ein hydraulisches und/oder pneumatisches Dämpfungselement vorgesehen sein, um die Bewegung des Ritzrades zu dämpfen. Dies ist unter anderem von Vorteil, um einen gleichmäßigeren Andruck des Ritzrades an die Glasstangen beim Abrollen des Ritzrades zu erreichen.

Die Andruckfeder kann ein elastisches Festkörperelement, etwa in Gestalt einer Spiralfeder oder Blattfeder umfassen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Ritzrad aber auch mit einer pneumatischen Andruckfeder gegen die Glasstangen gedrückt werden. Pneumatischen Andruckfedern bieten unter anderem den Vorteil, die Andruckkraft über den Gasdruck einstellen zu können. Weiterhin kann auch eine dynamische Gasströmungsfeder eingesetzt werden, bei welcher die Andruckkraft durch ein strömendes Medium erzeugt wird. Bei einer solchen Feder kann eine im wesentlichen von der Auslenkung unabhängige Andruckkraft erzeugt werden, was für die Ausbildung einer gleichmäßigen Ritzzone auf der Glasstange günstig ist.

In weiterer Ausgestaltung weist der Niederhalter und/oder der Abbrech-Balken elastische Halteelemente für die Glasstangen zur Ausübung von Federkräften in Richtung der Andruckrichtung des Ritzrades auf. Damit werden die Glasstangen durch Federkräfte während des Ritzens auf die gegenüberliegende Abbrechleiste gedrückt.

Zur Herstellung exakter Bruchkanten hat es sich als günstig herausgestellt, wenn mit dem Ritzrad für einen Zeitraum von 0,05 Sekunden bis 0,5 Sekunden Druck auf eine Glasstange ausgeübt wird. Sowohl eine zu schnelle, als auch eine zu langsame Ritzung führen zu Ausbrüchen und Erhebungen.

Mittels der Erfindung wie vorstehend beschrieben, sind Glasstangenabschnitte herstellbar, bei welchen die Enden der Glasstangenabschnitte Bruchflächen sind und die Längentoleranz der Abschnitte kleiner ± 0,08 Millimeter beträgt. Unter einer Bruchfläche wird in diesem Sinne nicht etwa eine durch Brechen hergestellte und dann, beispielsweise durch Polieren weiterbehandelte Endfläche eines Glasstangen-Abschnitts verstanden. Vielmehr wird mit einer Bruchfläche eine direkt durch Ritzbrechen erhaltene Fläche bezeichnet. Es wird jedoch nicht ausgeschlossen, daß die Kanten einer solchen Fläche nachbearbeitet sind. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, da die Bruchkanten sehr scharfkantig sind und leicht ausbrechen können.

Neben einer sehr guten Längentoleranz weisen erfindungsgemäß herstellbare Glasstangen-Abschnitte auch noch weitere exzellente Kenngrößen auf. So sind Bruchflächen mit einer Winkeligkeit senkrecht zur Mantelfläche von kleiner ± 0,08 Millimetern pro Millimeter Außendurchmesser erzielbar. Unter der Winkeligkeit wird der maximale Abstand der Bruchfläche zu einer senkrecht zur Mantelfläche des Glasstangenabschnitts angeordneten, ebenen Fläche, welche die Bruchfläche an zumindest einem Punkt berührt, verstanden. Weiterhin sind die Bruchflächen auch noch sehr eben. So können Bruchflächen mit einer Ebenheit von besser als 0,06 Millimetern pro Millimeter Außendurchmesser erzeugt werden. Die Ebenheit ist dabei der maximale Abstand der Bruchfläche zu einer auf der Bruchfläche aufliegenden ebenen Fläche.

Zur Erreichung optimaler Bruchflächen hat es sich sehr überraschend gezeigt, daß nicht etwa Ritzräder mit perfekter Ritzkante die besten Ergebnisse liefern. Vielmehr sind Ritzräder mit einer Ritzkante besser, welche eine Ritzzone mit einer Breite von zumindest 20 Mikrometern, bevorzugt zumindest 40 Mikrometern auf der Mantelfläche der Glasstange hinterlassen. Die Ritzzone ist der Bereich, innerhalb dessen von einer Mittenachse des Bereiches Ritzspuren auf der Oberfläche hinterlassen werden.

Die Erfindung ist weiterhin auch zur Herstellung von sehr kurzen Glasstangen-Abschnitten sogar bis zu einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von kleiner 4:1 geeignet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführngsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen auf gleiche oder ähnliche Teile.

Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

2 eine Ansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung in Richtung entlang der Achsen der Glasstangen,

3 eine perspektivische Ansicht der in 1 und 2 gezeigten Vorrichtung,

4 Details des Niederhalters,

5 eine Seitenansicht mit Details der Ritzradhalterung,

6 eine Vorderansicht aus Richtung des Pfeils „A" in 5,

7 eine perspektivische Ansicht der in den 5 und 6 dargestellten Ritzradhalterung,

8 in Schnittdarstellung eine Ausgestaltung des in den 1 bis 3 schematisch gezeigten Ausführungsbeispiels,

9 ein Ausführungsbeispiel einer Andruckfeder in Form einer dynamischen Gasströmungsfeder,

10 eine Ansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Glasstangen-Abschnitts,

11 und 12 Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen der Ritzkanten von Ritzrädern, und

13 schematisch eine Ansicht einer geritzten Glasstange.

In 1 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Abtrennen von Abschnitten von Glasstangen 3 dargestellt. 2 zeigt die Anordnung aus Sicht des Pfeils „A" in 1.

Die Vorrichtung 1 zum Abtrennen von Abschnitten von Glasstangen 3, umfasst eine nicht dargestellte Einrichtung zum parallelen Haltern und seitlichen Fixieren mehrerer Glasstangen 3, eine Ritzradhalterung 7 mit einem parallel zur Achse der Glasstangen 3 drehbar gelagerten Ritzrad 5, eine Andrückfeder 9 zum aneinander Andrücken von Ritzrad 5 und Glasstangen 3, einen Niederhalter 15 zum Andrücken der Glasstangen 3, eine Abbrech-Leiste 11 und einen Abbrech-Balken 13. Die Abbrech-Leiste 11 ist dabei gegenüberliegend in Bezug auf die Glasstangen 3 zwischen Niederhalter 15 und Abbrech-Balken 13 angeordnet. Die Abbrech-Leiste 11 ist weiterhin gegenüberliegend zu dem zwischen Niederhalter 15 und Abbrech-Balken 13 geführten Ritzrad 5 positioniert und dient als Widerlager für den vom Ritzrad 5 auf die Glasstangen ausgeübten Druck.

Für das Ritzen ist eine Einrichtung zum aneinander Vorbeiführen von Glasstangen 3 und Ritzrad 5 in Richtung senkrecht zur Achse der Glasstangen 3 vorgesehen. Dabei können entweder das Ritzrad 5 mit der Ritzradhalterung 7 über die Glasstangen bewegt oder umgekehrt die Glasstangen 3 am Ritzrad 5 vorbeibewegt werden. Abbrech-Leiste 11, Niederhalter 15 und der Abbrech-Balken 13 verlaufen in Richtung senkrecht zur Achse der Glasstangen 3 und entlang der Vorschubrichtung 50, entlang welcher die Glasstangen 3 und das Ritzrad 5 aneinander vorbei geführt werden. Der Niederhalter 15 ist in 2 nicht dargestellt, so daß die Ritzradhalterung 7 und der Abbrech-Balken nicht verdeckt werden.

Das Ritzrad 5 wird in axialer Richtung spielfrei drehbar gelagert, so daß das Ritzrad 5 nicht in Richtung entlang der Achsen der Glasstangen 3 aus der vorgesehenen Richtung laufen kann.

Das mittels der Vorrichtung 1 durchgeführte Verfahren zum Abtrennen von Abschnitten von den Glasstangen 3 basiert darauf, daß die Glasstangen 3 parallel und seitlich fixiert gehaltert, die Glasstangen 3 und das parallel zur Achse der Glasstangen 3 drehbar gelagertes Ritzrad 5 in Richtung senkrecht zur Achse der Glasstangen 3 aneinander vorbei geführt und das Ritzrad und die Glasstangen mittels der Andruckfeder 9 aufeinander gedrückt werden. Die geritzten Glasstangen 3 werden dann zwischen dem Niederhalter 15 und dem Abbrech-Balken 13 über der gegenüberliegend zwischen Abbrech-Balken 13 und Niederhalter 15 angeordneten Abbrechleiste 11 verbogen, so daß an der Ritzung Abschnitte 30 von den Glasstangen an der Ritzstelle abgetrennt werden.

Das Ritzrad 5 wird mittels der Vorrichtung so über die Glasstangen hinweggerollt, daß das Ritzrad 5 jeweils für einen Zeitraum von 0,05 Sekunden bis 0,5 Sekunden mit einer Glasstange in Berührung steht und Druck auf die Glasstange 3 ausübt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der für die Ritzung erforderliche Druck vom Ritzrad 5 auf die Glasstangen 3 mittels einer komprimierten Andrückfeder 9 ausgeübt, welche wie in den 1 bis 3 dargestellt, auf den Ritzradhalter wirkt.

In 4 sind Details des Niederhalters 15 dargestellt. Der Niederhalter 15 weist elastische Halteeinrichtungen 150 für die Glasstangen 3 auf. Diese Halteeinrichtungen 150 umfassen an Federn 152 gehalterte und in Kanälen 151 geführte Halteelemente 153 zur Ausübung von Federkräften in Richtung der Andruckrichtung des Ritzrades 5. Die Halteelemente 153 sind außerdem mit Einkerbungen ausgestattet, in welchen die Glasstangen seitlich fixiert werden. Die Glasstangen brauchen während des Ritzens dabei in den Einkrebungen nicht gedreht werden, da eine Ritzung nur entlang eines Teils des dem Ritzrad zugewandten Umfangs der Glasstangen 3 geritzt werden braucht und die Glasstangen daher drehfest gehaltert sein können. Die Ausgestaltung der Erfindung mit elastischen Halteelementen 153 ist von Vorteil, da die Glasstangen 3 mit den Federn 152 mit definierten Federkräften gegen die Abbrechleiste 11 gedrückt werden. Auch wird beim Brechen mittels der Federn ein gleichmäßiges Biegemoment auf alle Glasstangen 3 ausgeübt, wenn die Glasstangen durch den Abbrechbalken verbogen werden. Um dies zu erreichen, kann alternativ oder zusätzlich auch der Abbrech-Balken mit entsprechenden elastischen Halteelementen versehen sein.

Die 5 bis 7 zeigen Details eines Ausführungsbeispiels einer Ritzradhalterung. Dabei zeigt 5 die Ritzradhalterung 7 in Seitenansicht in Richtung auf die Achse des Ritzrads. 6 zeigt eine Vorderansicht aus der Richtung des Pfeils „A" in 5. In 6 ist zur weiteren Verdeutlichung eine perspektivische Ansicht der Anordnung dargestellt.

Die Ritzradhalterung 7 umfasst einen Hebel 71 mit Hebelarmen 72, 73, wobei das Ritzrad 5 am Hebelarm 72 befestigt ist. Der Hebel 71 ist an einem Lagerblock 8 mit einem Kugellager gelagert und damit um die Kugellager-Achse 74 drehbar, beziehungsweise schwenkbar. Der für die Ritzung notwendigen Druck auf die Glasstangen 3 wird mittels einer zwischen Lagerblock 8 und dem Hebelarm 73 befestigten Andrückfeder 9 bewirkt, welche eine Federkraft auf den Hebelarm 73 ausübt, die über die Achse 74 auf den Hebelarm 72 mit dem daran befestigten Ritzrad 5 übertragen wird. Mittels einer Einstellschraube 83 kann die auf den Hebelarm 73 wirkende Federkraft justiert werden.

Der Lagerblock umfasst bei dem in den 5 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Lagerblock-Hälften 81, 82. Zwischen diesen Hälften wird ein Schlitz 86 gebildet, durch welchen der Hebel 71 der Ritzradhalterung 7 hindurchragt. Die dem Hebel 71 zugewandten Flächen 84, 85 der Lagerblock-Teile 81, 82 und die Seitenflächen 74, 75 des Hebels 71 bilden korrespondierende Führungsflächen, insbesondere Gleitflächen, mit welchen die Ritzradhalterung 7 seitlich zur Vorschubrichtung 50 geführt ist. Damit wird ein Verlaufen des Ritzrades 5 seitlich zur Vorschubrichtung 50 vermieden oder zumindest verringert, so daß besonders enge Toleranzen in der Länge abgetrennter Abschnitte 30 eingehalten werden können.

8 zeigt in Schnittdarstellung eine Ausgestaltung der in den 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung. Die Blickrichtung in 8 entspricht 1. Bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Hubbewegung des Ritzrades 5 nicht über einen Hebel und eine durch Drehung des Hebels bewirkte Schwenkbewegung, sondern mittels einer Linearführung durchgeführt. Selbstverständlich ist es aber möglich, den in 8 gezeigten Mechanismus auch zusätzlich mit einem Hebel als Bestandteil der Ritzradhalterung 7 zu kombinieren.

Die Linearführung der in 8 gezeigten Ritzradhalterung 7 umfasst einen Schlitten 701, an welchem das Ritzrad 5 drehbar befestigt ist. Der Schlitten wird in einem Führungselement 710 linear in Richtung quer zu den Achsen der Glasstangen 3 und der Vorschubrichtung (diese verläuft bei der Darstellung in 8 senkrecht zur Bildebene) zur Durchführung einer Hubbewegung geführt. Um eine reibungsarme Führung zu ermöglichen, sind beispielhaft Wälzlager 702 vorgesehen. Selbstverständlich können jedoch auch andere Lager, beispielsweise Kugellager oder eine Gleitlagerung vorgesehen werden.

Weiterhin wird anstelle der in den vorhergehenden Figuren dargestellten Spiralfeder eine Gasdruckfeder 91 mit Gasdruckzylinder 92 und Kolbenstange 93 als Andruckfeder 9 verwendet. Zusätzlich kann ein hydraulisches Dämpfungselement 95 vorgesehen sein, um die Bewegung des Ritzrades in Hubrichtung zu dämpfen und so einen gleichmäßigeren Andruck bei der der Kontur der Glasstangen 3 folgenden Hubbewegung des Ritzrades 5 zu erreichen.

In 9 ist in Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel einer Andruckfeder 9 in Form einer dynamischen Gasströmungsfeder 95 dargestellt. Diese Feder 95 kann beispielsweise jede der in den vorangegangenen Figuren dargestellte Andruckfeder ersetzen oder ergänzen. Die dynamische Gasströmungsfeder 95 umfasst ebenso wie die in 8 gezeigte Gasdruckfeder 91 einen Zylinder 92 und eine Kolbenstange 93, an welcher ein im Zylinder laufender Kolben befestigt ist.

Über einen Einströmkanal 96 wird Gas in den Kolbenraum 99 gepresst, so daß auf den Kolben 98 der sich im Hubraum aufbauende Gasdruck wirkt. Dieser wird auf die Kolbenstange 93 und weiter auf das Ritzrad übertragen. Der Kolben 98 läuft nicht dichtend im Zylinder 92, so daß das Gas aus dem Hubraum den Kolben umströmen und aus der unteren Zylinderöffnung 97 entweichen kann.

Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse können beispielsweise der obere Teil der Hubraums 99 und des Kolbens 98 konisch ausgeführt sein. Alternativ zu einer Umströmung können auch beispielsweise seitliche Bohrungen im Zylinder vorhanden sein, durch welche das Gas aus dem Hubraum 99 ausströmt. Eine solche Gasdruckfeder hat gegenüber einer statischen Gasdruckfeder den Vorteil, daß der Gasdruck im wesentlichen unabhängig von der Kolbenposition ist. Damit wird erreicht, daß ein konstanter Druck vom Ritzrad auf die Glasstangen ausgeübt wird.

In 10 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß wie vorstehend beschrieben durch Ritzen und Brechen mit einer Vorrichtung gemäß den 1 bis 7 hergestellten Glasstangenabschnitts 30 dargestellt. Der Glasstangenabschnitt 30 wurde von einem zylindrischen Glas-Vollstab abgetrennt. Demgemäß weist der Glasstangenabschnitt 30 eine zylindrische Form mit einer zylindrischen Mantelfläche 31 auf.

Die Endflächen dieses zylindrischen Abschnitts werden durch Bruchflächen 33 und 34 gebildet, die direkt durch das Ritz-Brechen erhalten wurden. Die Endflächen 33, 34 stehen dabei senkrecht zur Mantelfläche, beziehungsweise der Rotationssymmetrie-Achse 32. Die Toleranz in der Gesamtlänge, also dem Abstand zwischen den beiden Bruchflächen 33, 34 beträgt weniger als ± 0,08 Millimeter. Im speziellen wurde sogar eine Längentoleranz von lediglich ± 0,06 Millimetern eingehalten.

Weiterhin beträgt die Winkeligkeit der Bruchflächen 33, 34 senkrecht zur Mantelfläche 31 kleiner als ± 0,08 Millimeter pro Millimeter Außendurchmesser, wobei bei einem Durchmesser der Mantelfläche von 1,1 Millimetern sogar eine Toleranz in der Winkeligkeit von ± 0,06 Millimetern eingehalten wird. Die Ebenheit der Bruchflächen 33, 34 ist besser als 0,06 Millimetern pro Millimeter Außendurchmesser, wobei bei Glasstangenabschnitten mit einem Durchmessern von 1,1 Millimetern sogar eine Toleranz von 0,04 Millimetern in der Ebenheit eingehalten werden kann.

11 und 12 zeigen zwei mit einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommene Bilder der Ritzkanten verschiedener Ritzräder. Die Vergrößerung ist in beiden Bildern gleich. Zur Verdeutlichung ist jeweils eine Vergleichsstrecke von 10&mgr;m Länge abgebildet. 11 zeigt ein Ritzrad mit einer sehr scharfen Kante, die etwa in Bildmitte senkrecht von oben nach unten verläuft. Auch bei der in 12 gezeigten Aufnahme eines anderen Ritzrades läuft die Ritzkante von oben nach unten. Die Ritzkante dieses Ritzrades ist jedoch deutlich schlechter definiert und wesentlich breiter. So trägt der gesamte dunkel erscheinende, raube Bereich, der sich an der unteren Bildkante über die ganze linke untere Bildhälfte erstreckt und nach oben hin keilförmig zuläuft, zur Ritzung des Glasstabs bei. Damit wird eine Ritzzone erzeugt, die wesentlich breiter ist, verglichen mit einer Ritzung eines in 11 gezeigten Ritzrades.

In 13 ist schematisch eine solche Ritzzone 55 auf einer Glasstange 3 dargestellt. Die Glasstange 3 ist in 13 als Ausschnitt gezeigt. Als Ritzzone wird der Bereich auf der Mantelfläche 31 der Glasstange 3 verstanden, der die äußere Begrenzung der vom Ritzrad eingefügten Ritzspuren 56 bildet. Dieser Bereich ist mit einer gestrichelten Linie verdeutlicht. Die Ritzzone ist entsprechen der Ritzung entlang einer Vorschubrichtung 50 in Richtung senkrecht zur Rotationssymmetrie- oder Mittenachse 32 der Glasstange 3 langgestreckt.

Hinsichtlich der in den 11 und 12 dargestellten Ritzräder zeigt sich nun überraschend, daß eine höhere Genauigkeit der Bruchflächen beim erfindungsgemäßen Ritzbrechen mit dem in 12 gezeigten Ritzrad erreicht wird. Entsprechend der Breite der Ritzkante wird mit diesem oder einem vergleichbaren Rand eine Ritzzone 55 mit einer Breite von zumindest 20 Mikrometern, sogar von 40 Mikrometern auf der Mantelfläche 31 der Glasstange 3 eingefügt. Dabei wird als die Breite der Ritzzone deren Erstreckung in Richtung der Mittenachse 32 verstanden.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Abtrennen von Abschnitten (30) von Glasstangen (3), welche eine Einrichtung zum parallelen Haltern und seitlichen Fixieren mehrerer Glasstangen (3), eine Ritzradhalterung mit einem parallel zur Achse der Glasstangen (3) drehbar gelagerten Ritzrad (5), zumindest einer Andrückfeder zum aneinander Andrücken von Ritzrad (5) und Glasstangen (3), eine Einrichtung zum aneinander Vorbeiführen von Glasstangen (3) und Ritzrad (5) in Richtung senkrecht zur Achse der Glasstangen (3), einen Niederhalter (15) zum Andrücken der Glasstangen (3), eine Abbrech-Leiste (11) und einen Abbrech-Balken (13) umfaßt, wobei die Abbrech-Leiste (11) gegenüberliegend zwischen Niederhalter (15) und Abbrech-Balken (13) angeordnet ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Abbrech-Leiste (11) gegenüberliegend zu dem zwischen Niederhalter (15) und Abbrech-Balken (13) geführten Ritzrad (5) angeordnet ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzrad (5) in axialer Richtung spielfrei drehbar gelagert ist. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasstangen (3) während des Ritzens rotationsfest mit der Einrichtung zum parallelen Haltern und seitlichen Fixieren gelagert sind. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbrech-Leiste (11) und der Abbrech-Balken (13) in Richtung senkrecht zur Achse der Glasstangen (3) verlaufen. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzradhalterung einen drehbar gelagerten Hebel umfasst, an welchem das Ritzrad (5) gehaltert ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckfeder auf einen Hebelarm des Hebels wirkt. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzradhalterung in einem Lagerblock mittels korrespondierender Führungsflächen, insbesondere Gleitflächen an einem Lagerblock und der Ritzradhalterung seitlich geführt ist. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzradhalterung einen quer zur Vorschubrichtung und den Achsen der Glasstangen geführten Schlitten umfasst, an welchem das Ritzrad befestigt ist und auf welchen die Andruckfeder wirkt. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekenzeichnet durch ein hydraulisches oder pneumatisches Dämpfungselement zur Dämpfung der Bewegung des Ritzrades. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine pneumatische Andruckfeder. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine dynamische Gasströmungsfeder. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (15) oder der Abbrech-Balken (13) elastische Halteelemente für die Glasstangen (3) zur Ausübung von Federkräften in Richtung der Andruckrichtung des Ritzrades (5) aufweist. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Ritzrad mit einer Ritzkante, welche eine Ritzzone mit einer Breite von zumindest 20 Mikrometern, bevorzugt zumindest 40 Mikrometern auf der Mantelfläche der Glasstange hinterlässt. Verfahren zum Abtrennen von Abschnitten von Glasstangen (3), insbesondere mittels einer Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem mehrere Glasstangen (3) parallel und seitlich fixiert gehaltert, die Glasstangen (3) und ein parallel zur Achse der Glasstangen (3) drehbar gelagertes Ritzrad (5) in Richtung senkrecht zur Achse der Glasstangen (3) aneinander vorbei geführt und das Ritzrad (5) und die Glasstangen (3) mittels zumindest einer Andruckfeder aufeinander gedrückt werden, und wobei die Glasstangen (3) zwischen einem Niederhalter (15), und einem Abbrech-Balken (13) über einer gegenüberliegend zwischen Abbrech-Balken (13) und Niederhalter (15) angeordneten Abbrechleiste verbogen und damit an der Ritzung Abschnitte von den Glasstangen (3) an der Ritzstelle abgetrennt werden. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Abbrech-Leiste (11) gegenüberliegend zu dem zwischen Niederhalter (15) und Abbrech-Balken (13) geführten Ritzrad (5) angeordnet ist und als Widerlager für den vom Ritzrad (5) auf die Glasstangen (3) ausgeübten Druck wirkt. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzrad (5) in axialer Richtung spielfrei drehbar gelagert wird. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzung mit dem Ritzrad (5) nur in einen Teil des Umfangs der Glasstange eingefügt wird. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasstangen (3) während des Ritzens rotationsfest gelagert werden. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte von Glas-Vollstäben abgetrennt werden. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rohre von längeren Glasstangen (3) abgetrennt werden. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzrad (5) mit einem drehbar gelagerten Hebel (71) gehaltert wird. Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckfeder (9) auf einen Hebelarm (73) des Hebels (71) wirkt. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzradhalterung (7) in einem Lagerblock (8) mittels korrespondierender Führungsflächen (74, 74, 84, 85), insbesondere Gleitflächen an Lagerblock (8) und Ritzradhalterung (7) seitlich geführt wird. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzrad an einem quer zur Achse der Glasstangen und der Vorschubrichtung geführten Schlitten gehaltert und beim aneinander Vorbeiführen von Glasstangen und Ritzrad und dem Abrollen des Ritzrades auf den Glasstangen der Schlitten durch die Glasstangen gegen die Federkraft der Andruckfeder in der Führung bewegt wird. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Ritzrades hydraulisch oder pneumatisch gedämpft wird. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzrad mit einer pneumatischen Andruckfeder gegen die Glasstangen gedrückt wird. Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzrad mit einer dynamischen Gasströmungsfeder gegen die Glasstangen gedrückt wird. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasstangen (3) durch vom Niederhalter (15) oder dem Abbrechbalken (13) ausgeübte Federkräfte während des Ritzens auf die gegenüberliegende Abbrechleiste (11) gedrückt werden. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ritzrad für einen Zeitraum von 0,05 Sekunden bis 0,5 Sekunden Druck auf eine Glasstange ausgeübt wird. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Ritzrad eine Ritzzone mit einer Breite von zumindest 10 Mikrometern, bevorzugt zumindest 30 Mikrometern auf der Mantelfläche der Glasstange eingefügt wird. Glasstangenabschnitt, insbesondere herstellbar mittels eines Verfahrens oder einer Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Glasstangenabschnitte Bruchflächen sind, und die Längentoleranz der Abschnitte kleiner ± 0,08 Millimeter beträgt. Glasstangenabschnitt gemäß Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchflächen eine Winkeligkeit senkrecht zur Mantelfläche von kleiner ± 0,08 Millimetern pro Millimeter Außendurchmesser aufweisen. Glasstangenabschnitt gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchflächen eine Ebenheit von besser als 0,06 Millimetern pro Millimeter Außendurchmesser aufweisen. Lichtleiter, umfassend einen Glasstangen-Abschnitt gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.






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