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Die Erfindung betrifft ein Glasfertigungswerkzeug mit einem Tragkörper, der eine Vielzahl von Stützelementen mit linien- oder streifenartigen oder dergleichen Stützabschnitte zur Bildung eines Formbereiches aufweist, wobei an den Formbereich Lagerbereiche anschließen, die an gegenüberliegenden Seiten des Formbereiches Führungselemente mit Stützabschnitten aufweisen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Umformen eines flächigen und plastisch verformbaren Werkstückes, insbesondere bestehend aus Glas.
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Aus der
EP 2 167 435 B1 ist ein Verfahren zum Umformen eines flächenförmigen Glaspaneels bekannt. Dabei ist eine Stützstruktur, bestehend aus einer Vielzahl von zueinander parallel angeordneten Stützelementen verwendet. Jedes der Stützelemente besitzt einen Stützabschnitt, auf den die Glasscheibe abgesenkt werden kann. Zur Umformung der Glasscheibe wird dieses auf die Stützstruktur aufgelegt. Dann wird die Glasscheibe erwärmt und es verformt sich unter Einwirkung von Gravitationskräften. Dabei erfolgt die Umformung solange, bis die Glasscheibe auf den Stützabschnitten der Stützelemente zum Liegen kommt. Anschließend wird der Glaswerkstoff abgekühlt und das umgeformte Glaspaneel von der Stützstruktur des Glasfertigungswerkzeuges abgehoben. Bei diesem Fertigungsverfahren kann es zu Verschiebungen zwischen Form und Glas kommen. Insbesondere kann es vorkommen, dass die Glasscheibe sich nicht exakt zur Mitte des Glasfertigungswerkzeuges zentriert, so dass die einzelnen gefertigten Glasscheiben nicht exakt identisch bzw. symmetrisch sind. Weiterhin können die flächenförmigen beziehungsweise linienförmigen Stützabschnitte der Stützelemente Abdrücke in dem Glaswerkstoff hinterlassen, was letztlich einen optischen Mangel darstellen kann.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Glasfertigungswerkzeug der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der die Qualität des umgeformten Werkstückes verbessert werden kann.
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Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem ein oder mehrere flächige und plastisch verformbare Werkstücke mit hoher Qualität umgeformt werden kann.
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Die das Glasfertigungswerkzeug betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Führungselemente der einander gegenüberliegenden Lagerbereiche gegeneinander verstellbar sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass ein auf den Führungselementen aufliegendes, umzuformendes Werkstück bzw. Werkstücke (biegen mehrerer Scheiben bzw. eines Stapels ist auch möglich bzw. beabsichtigt) während des Umformvorganges geführt wird. Hierbei kann das Werkstück insbesondere während des Umformvorganges zur Mitte des Glasfertigungswerkzeuges hin zentriert werden. Auf diese Weise lässt sich der Fertigungsvorgang reproduzierbar einstellen und die Maßhaltigkeit der gefertigten Werkstücke wird deutlich verbessert.
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Gemäß einer bevorzugten Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass die Führungselemente mittels einer Stellanordnung miteinander gekoppelt sind. Auf diese Weise kann die Stellbewegung der Führungselemente aufeinander abgestimmt, insbesondere synchronisiert werden. Hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Fertigungsqualität möglich.
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Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich dabei dann, wenn die Stellanordnung wenigstens ein Übertragungselement aufweist, das die Bewegung des einen Führungselementes mit der Bewegung des anderen Führungselementes synchronisiert. Das Übertragungselement schafft eine mechanische Kopplung zwischen den beiden Führungselementen.
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Eine denkbare einfache Konstruktion ergibt sich für das Führungselement dann, wenn vorgesehen ist, dass es eine Wandung aufweist, die einen Stützabschnitt bildet. Über die Wandung können hohe Kräfte abgeleitet werden, so dass eine steife und stabile Abstützung von Werkstücken mit hohem Eigengewicht möglich wird.
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Ein erfindungsgemäßes Glasfertigungswerkzeug kann dergestalt sein, dass zwischen den Führungselementen und den Tragteilen eine Schwenklagerung wirksam ist, mittels der die Führungselemente um eine in Richtung der Längserstreckung der Führungselemente verlaufende Schwenkachse schwenkbar sind. Eine solche Schwenklagerung lässt sich einfach verwirklichen und führt mit hoher Genauigkeit das Werkstück.
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Gemäß einer bevorzugten Erfindungsvariante kann es dabei vorgesehen sein, dass die Schwenklagerungen jeweils von schlitzartigen Lagerausnehmungen der Tragteile und der Führungselemente gebildet sind, wobei die schlitzartigen Lagerausnehmungen zur Bildung der Schwenklagerung ineinander steckbar sind. Eine solche Lagerausbildung lässt sich zum einen einfach konstruktiv gestalten. Zum anderen können die Führungselemente einfach und schnell getauscht werden, so dass das Glasfertigungswerkzeug mit geringem Zeitaufwand umgerüstet werden kann.
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Um eine reproduzierbare Glasfertigung erreichen zu können kann es vorgesehen sein, dass die Stellbewegung der Führungselemente mittels Anschlägen begrenzbar ist.
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Wenn vorgesehen ist, dass jedes Führungselement zwei zueinander beabstandete Stützabschnitte aufweist, und dass zwischen den Stützabschnitten ein Rücksprung angeordnet ist, der gegenüber den Stützabschnitten in Schwerkraftrichtung zurückgesetzt angeordnet ist, dann lässt sich das Glaswerkstück während des Umformvorganges auch in den Bereich des Rücksprungs hinein verformen. Damit behindert das Führungselement die freie Verformbarkeit des Werkstückes nicht.
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Eine genaue Lagerführung der Führungselemente lässt sich einfach dadurch realisieren, dass im Bereich der Lagerabschnitte der Führungselemente Flächenabschnitte angeordnet sind, die die Schwenkbewegung an den Tragteilen führen und/oder die einen Versatz der Führungselemente in Richtung der Schwenkachse gegenüber den Tragteilen blockieren.
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Die Aufgabe der Erfindung betreffend ein Verfahren zum Umformen eines flächigen und plastisch verformbaren Werkstückes, insbesondere bestehend aus Glas, wird dadurch gelöst, dass auf Stützabschnitten von zwei zueinander beabstandet angeordneten Führungselementen eine Opferscheibe aus plastisch verformbarem Material aufgelegt wird, dass auf der Opferscheibe das Werkstück positioniert wird, dass das Werkstück und die Opferscheibe erwärmt werden und dass sich die Opferscheibe und das Werkstück plastisch verformen, bis die Opferscheibe auf linien- oder streifenförmigen oder dergleichen Stützabschnitten von Stützelementen abgestützt wird. Die Opferscheibe dient dazu, das Werkstück nicht in Kontakt mit den Stützabschnitten gelangen zu lassen. Damit wird zwar die Opferscheibe an den Stützabschnitten deformiert. Jedoch wird diese Deformation nicht in das Werkstück übertragen. Damit lässt sich eine hohe Oberflächenqualität am Werkstück erzeugen.
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Gemäß einer bevorzugten Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass die Führungselemente während zumindest eines Teils der Verformung der Opferscheibe gegeneinander verstellt werden. Auf diese Weise wird die Opferscheibe zur Mitte des Glasfertigungswerkzeuges hin zentriert, so dass sie sich reproduzierbar auf die Stützelemente absetzt. Damit wird aber auch das Werkstück, das auf der Opferscheibe aufliegt, exakt und vorgabegemäß verformt.
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Eine besonders einfache Verfahrensführung ergibt sich dadurch, dass die Führungselemente um zueinander im Wesentlichen parallele Schwenkachsen geschwenkt werden.
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Um eine gleichmäßige Zentrierung zur Glasfertigungswerkzeugmitte erreichen zu können. kann es vorgesehen sein, dass die Verstellbewegung der Führungselemente synchronisiert wird.
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Eine erfindungsgemäße Verfahrensvariante kann dergestalt sein, dass die Opferscheibe sich in einen Rücksprung des Führungselementes hinein verformt. Damit kann das Führungselement dicht am eigentlichen Formbereich angeordnet sein und es behindert nicht die freie Verformbarkeit der Opferscheibe.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Glasfertigungswerkzeug in perspektivischer Ansicht,
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2 das Glasfertigungswerkzeug gemäß 1 in Seitenansicht sowie eine Tragkonstruktion,
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3 ein in 2 mit III markiertes Detail,
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4 ein in 2 mit IV markietes Detail,
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5 einen Querschnitt längs des in 2 mit V-V markierten Schnittverlaufes,
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6 in Seitenansicht ein Tragteil des Glasfertigungswerkzeuges,
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7 eine Aussteifung des Glasfertigungswerkzeuges in Seitenansicht,
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8 in Frontansicht ein Stützelement,
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9–12 ein Führungselement in verschiedenen Ansichten.
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1 zeigt ein Glasfertigungswerkzeug mit dem ein Werkstück 50, bestehend aus einer Glasscheibe und unter Verwendung einer Opferscheibe 40, ebenfalls bestehend aus einem Glaswerkstoff verformt wird. Das Glasfertigungswerkzeug weist zwei zueinander beabstandet angeordnete Tragteile 10 auf, deren Konstruktion im Einzelnen der 6 entnehmbar ist. Wie diese Darstellung zeigt, wird das Tragteil 10 als Schneid-, Laser- oder Wasserstrahl-Biegeteil aus einem Blechwerkstoff gefertigt. Es weist einen vertikalen Steg 13 auf, von dem ein horizontaler Stützabschnitt 15 abgewinkelt ist. In den Steg 13 sind Steckaufnahmen 11 eingebracht. Dabei sind die Steckaufnahmen 11 als schlitzförmige Ausnehmungen in den Steg 13 eingebacht. Die Steckaufnahmen 11 sind in gleicher Teilung zueinander beabstandet angeordnet. Sie dienen zur Aufnahme von Stützelementen 30, wie dies 1 zeigt.
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8 zeigt beispielhaft ein Stützelement 30. Wie diese Darstellung erkennen lässt, Ist das Stützelement 30 aus einem flächenförmigen Zuschnitt, insbesondere einem Blechzuschnitt gefertigt. Es weist einen unteren horizontalen Rand 32 auf, der an seinen längsseitigen Enden mit Aussparungen 33 in Form von Material-Ausklinkungen versehen ist. Gegenüberliegend dem unteren Rand 32 besitzt das Stützelement 30 einen oberen konturierten Stützabschnitt 31.
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Die Stützelemente 30 werden mit ihren vertikalen Rändern in die Steckaufnahmen 11 der Tragteile 10 eingesteckt. Dabei sind die Aussparungen 33 in den Nutgrund der Steckaufnahmen 11 eingesetzt. Der untere Rand 32 schlägt innenseitig an dem Steg 13 an und positioniert damit exakt die Stützelemente 30 gegenüber den Tragteilen 10. Im Bereich zwischen den beiden Tragteilen 10 ist eine Aussteifung 80 gemäß 7 positioniert. Diese Aussteifung 80 ist aus einem Blechwerkstoff als Stanzteil gefertigt. Es weist schlitzförmige Ausnehmungen auf, die als Steckaufnahmen 81 ausgebildet sind. Die Steckaufnahmen 81 sind auf die Steckaufnahmen 11 der Tragteile 10 ausgerichtet. Damit können die Stützelemente 30 mit ihrem unteren Rand 32 in diese Steckaufnahmen 81 der Aussteifungen 80 eingesetzt werden. Die Aussteifung 80 verhindert eine Durchbiegung der Stützelemente 30 quer zu deren Längserstreckung.
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Wie die 1 und 2 erkennen lassen, sind an den gegenüberliegenden Enden des Glasfertigungswerkzeuges Führungselemente 20 verbaut. Die Gestaltung der Führungselemente 20 lässt sich den 9 bis 12 näher entnehmen. Wie diese Zeichnungen zeigen, sind die Führungselemente 20 als Stanz-Biegeteile aus einem Blechzuschnitt gefertigt. Sie weisen eine vertikale Wandung 21 auf, die oberseitig mit zwei zueinander beabstandeten Stützabschnitten 22.1 abschließt. Im Bereich zwischen den Stützabschnitten 22.1 ist ein Rücksprung 22.2 in Form einer konkaven Einmuldung angeordnet. Von den vertikalen seitlichen Rändern der Wandung 21 sind Halteabschnitte 24 rechtwinklig abgebogen. Am unteren Rand der Wandung 21 ist eine Abkantung 23 abgebogen. Im Bereich zwischen den längsseitigen Enden der Abkantung 23 und den Halteabschnitten 24 sind Aussparungen vorgesehen, die als Lagerabschnitte 26 dienen.
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Wie die 10 bis 12 erkennen lassen, sind in die Halteabschnitte 24 jeweils zwei Befestigungsaufnahmen 25 eingebracht. Die Führungselemente 20 können in Lagern 12 der Tragteile 10 montiert werden.
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Wie 6 erkennen lässt, weisen die Tragteile 10 diese Lager 12 an ihren längsseitigen Enden in Form von Steckaufnahmen 11 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Steckaufnahmen 11 im Querschnitt V-förmig ausgebildet. Die Führungselemente 20 können mit ihren Lagerabschnitten 26 in die Lager 12 der Tragteile 10 eingesteckt werden. Im eingesteckten Zustand liegen die Halteabschnitte 24 außenseitig an dem Steg 13 des jeweiligen Tragteils 10 an. Die Abkantung 23 ist im Bereich der Innenseite des Steges 13 geführt. Die Nutbegrenzungswände der Lager 12 dienen als Anschläge für das Führungselement 20. Demgemäß kann das Führungselement 20 um eine horizontale Schwenkachse zwischen zwei Stellpositionen verschwenkt werden. Die Schwenkachse verläuft gemäß 2 in Richtung der Bild tiefe, wobei die Schwenkachsen der beiden Führungselemente 20 zueinander parallel sind. In den einzelnen Schwenkstellungen liegt die Wandung 21 an den Nutbegrenzungswänden der Lager 12 an.
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Um die Stellbewegung der beiden Führungselemente 20 gegeneinander zu synchronisieren, ist eine Stellanordnung 60 verwendet, wie sie in den 1 und 2 erkennbar ist. Die Stellanordnung 60 weist zwei Übertragungselemente 61, 62 auf, die als Zugstangen ausgebildet sind. Die Übertragungselemente 61, 62 besitzen an ihren längsseitigen Enden Koppelstücke 64, mit denen sie an den Befestigungsaufnahmen 25 der Führungselemente 20 befestigt werden können. Dabei sind die Übertragungs elemente 61, 62 überkreuz geführt, wie dies 2 erkennen lässt. Mithin ist das Übertragungselement 61 in 2 links an der unteren Befestigungsaufnahme 25 und an dem rechten Führungselement 20 an der oberen Befestigungsaufnahme 25 befestigt. Entsprechend umgekehrt ist das zweite Übertragungselement 62 montiert. Damit überkreuzen sich die Übertragungselemente 61, 62 in ihren Mittenbereichen. Zur spielfreien Einspielung ist jedes der Übertragungselemente 61, 62 mit einer Einstellmechanik 63 ausgestattet. Mittels dieser Einstellmechanik 63 kann die Länge der Übertragungselemente 61, 62 stufenlos variiert werden. Die Einstellmechanik ist in 4 kenntlich gemacht. Wie diese Darstellung erkennen lässt, sind die Übertragungselemente 61, 62 im Bereich der Einstellmechanik 63 geschnitten und weisen an ihren Enden Gewinde 65 auf. Die Gewinde 65 sind in eine Gewindehülse der Einstellmechanik 63 eingeschraubt, wobei jeweils ein Links- und ein Rechtsgewinde an den Enden der Übertragungselemente 61, 62 vorgesehen sind.
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3 lässt die Ankopplung der Übertragungselemente 61, 62 an die Führungselemente 20 deutlicher erkennen. Mittels der Übertragungselemente 61, 62 wird erreicht, dass sich die Führungselemente 20 synchron gegeneinander bewegen müssen.
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Wie die 2 und 5 erkennen lassen, ist das Glasfertigungswerkzeug gemäß 1 mit den Stützabschnitten 15 der Tragteile 10 auf einem Tragrahmen einer Tragkonstruktion 70 abgestützt. Die Tragkonstruktion 70 weist vier Rahmenprofile 72, 73 auf, die zu einem Rahmen zusammengesetzt sind. Dieser Rahmen ist mittels der Rahmenprofile 72 an vertikalen Stützen 71 befestigt. Die Stützen 71 weisen hierzu Konsolen 75 auf, die sowohl mit den Stützen 71 als auch mit dem Rahmen verbunden sind. An den oberen längsseitigen Enden sind die Stützen 71 mit Stapelstücken 74 ausgerüstet. Wie 2 erkennen lässt, können damit mehrere baugleiche Tragkonstruktionen 70 mit entsprechenden Glasfertigungswerkzeugen übereinander gestapelt werden.
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In den 2 und 5 sind die Tragkonstruktionen 70 zur besseren Übersichtlichkeit gestrichelt dargestellt.
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5 lässt erkennen, dass sich mittels der Stützelemente 30 und den linienförmigen Stützabschnitten 31 eine dreidimensionale Stützoberfläche bilden lässt.
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Zur Fertigung eines entsprechend der Stützoberfläche der Stützelemente 30 gewölbten Werkstückes 50 wird zunächst eine Opferscheibe 40 mit ihren längsseitigen Enden auf die Stützabschnitte 22.1 der Führungselemente 20 aufgelegt, wie dies 2 erkennen lässt. Anschließend wird mindestens ein Werkstück 50, vorliegend eine Glasscheibe, auf die Opferscheibe 40, ebenfalls bestehend aus Glaswerkstoff, aufgelegt. Anschließend wird das Glasfertigungswerkzeug in einen Ofen verbracht, in dem sich sowohl die Opferscheibe 40 als auch das Werkstück 50 erwärmen. Dabei wird die Opferscheibe 40 und das Werkstück 50 in einen Temperaturzustand überführt, der eine plastische Verformung unter Schwerkraftwirkung ermöglicht. Dementsprechend senken sich sowohl die Opferscheibe 40 als auch das Werkstück 50 in Schwerkraftrichtung ab, bis die Opferscheibe 40 auf den Stützabschnitten 31 der Stützelemente 30 zum Liegen kommt. Bei diesem Absenkvorgang verkippen die Führungselemente 20 und halten somit die Opferscheibe 40 und mit ihr das Werkstück 50 zentriert ausgerichtet. Sobald sich die Opferscheibe 40 auf die Stützabschnitte 31 auflegt, kann keine Relativ-Bewegung der Opferscheibe 40 mehr zu den Stützelementen 30 stattfinden. In diesem Verfahrenszustand muss die Opferscheibe 40 damit nicht mehr zwingend auf dem Führungselement 20 abgestützt sein.
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1 zeigt den Endfertigungszustand, wobei die Opferscheibe 40 auf den Stützabschnitten 31 der Stützelemente 30 aufliegt. Entsprechend der Gestaltung der Stützabschnitte 33 hat sich mithin die Opferscheibe 40 und mit ihr das Werkstück 50 verformt. Nach einen gewissen Abkühlzeit kann nunmehr das Werkstück 50 abgehoben werden. Es weist aufgrund des flächigen Kontaktes zur Opferscheibe 40 eine vollständig ebene Kontur mit hoher Oberflächenqualität auf. Die Opferscheibe 40 kann entsorgt bzw. recycelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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