DE102021133071A1

DE102021133071A1 - Umformvorrichtung und Verfahren zum Umformen eines Dünnglases

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Publication number: DE102021133071A1
Application number: DE102021133071.8A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2023-06-15
Also published as: WO2023110021A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) zum Umformen, insbesondere zum nicht-isothermen Umformen, eines Dünnglases, umfassend mindestens eine Heizstation (106, 114, 118, 214) mit einer Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216), die angeordnet und ausgebildet ist, eine thermische Strahlung zu emittieren, mindestens eine benachbart zu der Heizstation (106, 114, 118, 214) angeordnete Umformstation (124, 224, 406, 506) zur Umformung des Dünnglases, eine Transfereinheit (126, 218, 226) mit einem Halterahmen (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) zum Halten des Dünnglases, und eine Transfervorrichtung (412, 414, 420, 512, 514) zum Bewegen der Transfereinheit (126, 218, 226) entlang einer Transferstrecke, die die mindestens eine Heizstation (106, 114, 118, 214) und die mindestens eine Umformstation (124, 224, 406, 506) umfasst, wobei die Transfervorrichtung (412, 414, 420, 512, 514) angeordnet und ausgebildet ist, die Transfereinheit (126, 218, 226) diskontinuierlich zu bewegen, wobei die Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das mit dem Halterahmen (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) gehaltene Dünnglas mit der von der Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) emittierten thermischen Strahlung erwärmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Umformvorrichtung und ein Verfahren zum Umformen, insbesondere zum nicht-isothermen Umformen, eines Dünnglases.
Umformvorrichtungen zum Umformen von Dünnglas sind grundsätzlich bekannt. Die Prozessführung kann isotherm oder nicht-isotherm erfolgen. Bei isothermen Prozessführungen wird das Dünnglas auf dem Formwerkzeug, beispielsweise einer Matrize, positioniert und mit dem Formwerkzeug zusammen erwärmt. Die Erwärmung erfolgt beispielsweise mittels Heizpatronen, die in der Regel in einem Prägestempel integriert sind. Infolgedessen haben das Dünnglas und der Prägestempel dieselbe Temperatur. Üblicherweise haben auch das Dünnglas und das Formwerkzeug dieselbe Temperatur.
Da das Formwerkzeug für jede Umformung mit dem Dünnglas erwärmt und nach der Umformung wieder zu kühlen ist, ergeben sich lange Erwärmungsdauern und lange Taktzeiten. Ein weiterer Nachteil der isothermen Prozessführung besteht in einem erhöhten Werkzeugverschleiß, der durch das Vielfache Erwärmen und Abkühlen bedingt ist. Eine Reduktion der Taktzeit ist lediglich durch eine Vielzahl an parallel angeordneten Formwerkzeugen möglich. Infolgedessen sind Umformvorrichtungen mit einer isothermen Prozessführung teuer und die Formwerkzeuge weisen eine kürzere Lebensdauer auf.
Bei nicht-isothermen Verfahren wird das Dünnglas unabhängig von dem Formwerkzeug in einer dafür vorgesehenen Heizvorrichtung erwärmt und anschließend mit einem Handhabungsschritt, zum Beispiel einem Greifarm, von der Heizvorrichtung zu dem Werkzeug transportiert.
Für Dünnglas ist der Transport von der Heizvorrichtung zu dem Formwerkzeug ein prozesskritischer Schritt, da das Dünnglas im erwärmten Zustand forminstabil und lediglich bedingt oder nicht greifbar ist. Darüber hinaus führt der Transport zu einer thermischen Beeinflussung des erwärmten Dünnglases, wodurch dieses bei der Umformung regelmäßig nicht die gewünschte Temperatur beziehungsweise die gewünschte Temperaturverteilung aufweist.
Ein weiterer Nachteil des Transports besteht darin, dass währenddessen äußere Einflüsse, beispielsweise Partikel, die Qualität des Dünnglases und des aus dem Dünnglas herzustellenden Glasproduktes negativ beeinflussen. Aufgrund dessen werden derzeit für die Umformung von Dünnglas überwiegend isotherme Verfahren eingesetzt, da nicht-isotherme Verfahren in der Regel nicht oder nur bedingt anwendbar sind und mit Qualitätseinbußen einhergehen.
Um die genannten Qualitätseinbußen zu überwinden, werden derartige Dünngläser gegebenenfalls geschliffen und/oder poliert. Das Schleifen und das Polieren von Dünngläsern ist jedoch nicht oder lediglich bedingt skalierbar, sodass dieses nicht zur Anwendung in der Serienfertigung geeignet ist.
Eine weitere Lösung besteht in dem Einsatz einer Vielzahl an Formwerkzeugen, die bestückt mit Dünnglas sequenziell erwärmt werden. Die Erwärmung erfolgt mittels Heizpatronen. Bei dieser Lösung werden die Formwerkzeuge mit dem Dünnglas gleichzeitig erwärmt, sodass es sich um ein isothermes Verfahren mit hohen Kosten und in der Regel einem hohen Werkzeugverschleiß handelt.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Umformvorrichtung und ein Verfahren zum nicht-isothermen Umformen eines Dünnglases bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die ein effizientes Umformen eines Dünnglases ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Umformvorrichtung und einem Verfahren nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Umformvorrichtung zum Umformen, insbesondere zum nicht-isothermen Umformen, eines Dünnglases, umfassend mindestens eine Heizstation mit einer Heizeinheit, die angeordnet und ausgebildet ist, eine thermische Strahlung zu emittieren, mindestens eine benachbart zu der Heizstation angeordnete Umformstation zur Umformung des Dünnglases, eine Transfereinheit mit einem Halterahmen zum Halten des Dünnglases, insbesondere in einem Randbereich, und eine Transfervorrichtung zum Bewegen der Transfereinheit entlang einer Transferstrecke, die die mindestens eine Heizstation und die mindestens eine Umformstation umfasst, wobei die Transfervorrichtung angeordnet und ausgebildet ist, die Transfereinheit diskontinuierlich zu bewegen, wobei die Heizeinheit derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das mit dem Halterahmen gehaltene Dünnglas mit der von der Heizeinheit emittierten thermischen Strahlung erwärmbar ist.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass der Prozess zur isothermen Umformung von Dünnglas mittels Transfermatrizen in einen nicht-isothermen Prozess überführbar ist, wenn die Heizeinheit zur Emission von thermischer Strahlung ausgebildet ist. Durch eine Heizeinheit, die eine thermische Strahlung emittiert, kann das Dünnglas gezielt erwärmt werden, ohne dass eine gegebenenfalls vorhandene Umformeinheit gleichermaßen erwärmt wird. Insbesondere im Falle, dass die Transfereinheit eine Umformeinheit aufweist, wie es im weiteren Verlauf noch näher beschrieben wird, kann mittels einer derartig strahlend wirkenden Heizeinheit vermieden werden, dass diese Umformeinheit auf die gleiche Temperatur erwärmt wird wie das Dünnglas.
Die Umformvorrichtung ist zum nicht-isothermen Umformen eines Dünnglases ausgebildet. Unter einem Dünnglas wird insbesondere ein Glasrohling verstanden, dessen flächige Erstreckung um ein Vielfaches größer ist als seine Dicke. Das Dünnglas kann durch eine ebene und/oder flache Ausbildung oder durch eine definierte Halbzeuggeometrie gekennzeichnet sein. Das Dünnglas kann beispielsweise als eine Rechteckplatine oder auch als Freiformzuschnitt bereitgestellt werden.
Das Dünnglas kann beispielsweise ein profiliertes Glas, ein Flachglas und/oder ein Glashalbzeug sein. Das Dünnglas kann beispielsweise eine Dicke zwischen 200 µm und 5 mm, insbesondere zwischen 500 µm und 3 mm, aufweisen. Derartige umgeformte Dünngläser können beispielsweise als Bildschirmabdeckungen für Smartphones, Bedienfelder im Automobilinterieur oder als Kapselungsgläser in medizinischen Sensoren eingesetzt werden.
Die Umformvorrichtung umfasst die mindestens eine Heizstation mit der Heizeinheit. Die Heizeinheit ist zur Emission von thermischer Strahlung ausgebildet, sodass die Heizeinheit das Dünnglas mittels dieser Strahlung, umgangssprachlich auch als Wärmestrahlung bezeichnet, erwärmen kann. Die Heizeinheit kann beispielsweise ein Strahlungsheizer sein oder diesen umfassen. Die Heizeinheit kann mehrteilig ausgebildet sein. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Heizeinheit zwei oder mehrere Heizstrahler und/oder Reflektoren aufweist. Die Heizstrahler und Reflektoren können beispielsweise als U-Profil oder als Halbkreisprofil angeordnet sein.
Die Heizeinheit ist ferner derart angeordnet und ausgebildet, dass das mit dem Halterahmen gehaltene Dünnglas mit der thermischen Strahlung erwärmbar ist. Die Heizeinheit ist zur Emission der thermischen Strahlung ausgebildet. Die Heizeinheit hat den Vorteil, dass mit dieser gezielt ein Objekt, hier das Dünnglas, erwärmbar ist. Das Dünnglas kann mit der Heizeinheit gezielt erwärmt werden und eine gegebenenfalls unter dem Dünnglas befindliche Umformeinheit wird nicht in gleichem Maße erwärmt wie das Dünnglas. Es handelt sich um einen nicht-isothermen Prozess.
Die Umformvorrichtung umfasst ferner die mindestens eine benachbart zu der Heizstation angeordnete Umformstation zur Umformung des Dünnglases. Die Umformstation ist insbesondere entlang der Transferstrecke in Bewegungsrichtung der Transfereinheit hinter der Heizstation angeordnet. Die Transferstrecke ist vorzugsweise im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Ferner vorzugsweise kann die Transferstrecke linear und/oder kurvenförmig ausgebildet sein. Eine kurvenförmige Ausbildung der Transferstrecke ist beispielsweise durch einen Aufbau der Umformvorrichtung mit einem oder als ein Rundtisch möglich.
Die Umformung des Dünnglases an der Umformstation kann auf zwei unterschiedliche Weisen erfolgen. Einerseits kann lediglich die Umformstation die Umformeinheit aufweisen. Das Dünnglas wird mit der Transfereinheit entlang der Transferstrecke bewegt und an der Umformstation der Umformeinheit übergeben, sodass das Dünnglas mit der Umformeinheit umformbar ist. Andererseits kann die Transfereinheit die Umformeinheit aufweisen, sodass die Umformeinheit mit der Transfereinheit entlang der Transferstrecke bewegt wird. Auf diese Varianten wird im Folgenden noch näher eingegangen.
Die Umformstation kann beispielsweise eine mit einer Umformeinheit koppelbare Vakuumeinheit aufweisen, die angeordnet und ausgebildet ist, in einer Kavität der Umformeinheit ein Vakuum zu erzeugen, sodass das Dünnglas in die Kavität einformbar ist. Die Umformstation weist vorzugsweise einen, zwei oder mehrere Heizstrahler auf, um das Dünnglas vor, während und/oder nach der Umformung mit thermischer Strahlung zu beaufschlagen.
Ferner umfasst die Umformvorrichtung die Transfereinheit mit dem Halterahmen zum Halten des Dünnglases. Der Halterahmen kann beispielsweise rechteckig ausgebildet sein. Es ist bevorzugt, dass der Halterahmen derart ausgebildet ist, dass mit diesem das Dünnglas in einem Randbereich des Dünnglases gehalten werden kann. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Halterahmen einen Umformabschnitt des Dünnglases nicht oder lediglich bedingt beeinflusst. Die Transfereinheit ist insbesondere angeordnet und ausgebildet, von der mindestens einen Heizstation zu der mindestens einen Umformstation bewegt zu werden.
Die Umformvorrichtung umfasst die Transfervorrichtung. Die Transfervorrichtung ist zum Bewegen der Transfereinheit entlang der Transferstrecke, die die mindestens eine Heizstation und die mindestens eine Umformstation umfasst, ausgebildet. Das bedeutet insbesondere, dass die Transfervorrichtung angeordnet und ausgebildet ist, die Transfereinheit von der mindestens einen Heizstation zu der mindestens einen Umformstation zu bewegen.
Ferner ist die Transfervorrichtung angeordnet und ausgebildet, die Transfereinheit diskontinuierlich entlang der Transferstrecke zu bewegen. Diskontinuierlich bedeutet insbesondere Schritt für Schritt, wobei die Transfereinheit in einer Position, beispielsweise der Heizstation für eine vordefinierte Zeit verbleibt und danach weiterbewegt wird, insbesondere zu der Umformstation. Es kann gewährleistet werden, dass das Dünnglas in der mindestens einen Heizstation ausreichend lange verbleibt, um vordefiniert erwärmt zu werden, und die entsprechende Zeit anschließend in der Umformstation verbleibt, um die Umformung des Dünnglases zu bewirken.
Neben der Erwärmung des Dünnglases mit thermischer Strahlung kann zusätzlich eine Erwärmung mittels Induktion oder Heizpatronen vorgesehen sein.
Nachdem das Dünnglas entlang der Transferstrecke bewegt wurde, wird das Dünnglas mit dem Halterahmen vorzugsweise durch eine Austrittsschleuse bewegt und anschließend aus der Umformvorrichtung entnommen. Dies erfolgt insbesondere in einer Entnahmerichtung, die orthogonal zu der Transferstrecke ausgerichtet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Umformvorrichtung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Umformstation eine Umformeinheit, insbesondere eine Matrize, aufweist und die Transfereinheit an der Umformeinheit derart anordenbar ist, dass das von dem Halterahmen gehaltene Dünnglas mit der Umformeinheit und der Umformstation umformbar ist.
In dieser Ausführungsvariante weist lediglich die mindestens eine Umformstation eine Umformeinheit auf. Bei zwei oder mehr Umformstationen weisen diese vorzugsweise jeweils eine Umformeinheit auf, sodass insgesamt zwei oder mehr Umformeinheiten vorgesehen sind. Das Dünnglas wird mit der mindestens einen Heizstation aufgewärmt, währenddessen dieses von dem Halterahmen der Transfereinheit gehalten wird. Innerhalb der Heizstation ist vorzugsweise keine Umformeinheit vorgesehen.
Prozessual wird das Dünnglas mittels der Transfereinheit in die Umformvorrichtung eingebracht, mittels der mindestens einen Heizstation erwärmt und anschließend mittels der Transfereinheit zu der Umformstation bewegt, wobei dort die Transfereinheit an der Umformeinheit angeordnet und anschließend das Dünnglas mit der Umformeinheit und der Umformstation umgeformt wird. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass durch die Umformstation ein Unterdruck beziehungsweise ein Vakuum in einer Kavität der Umformeinheit bewirkt und das Dünnglas in die Kavität eingeformt wird. Ferner kann die Umformung durch eine Beaufschlagung der Oberseite des Dünnglases mit einem Überdruck bewirkt werden.
Die Umformeinheit kann beispielsweise aus Stahl, Keramik und/oder Graphit bestehen oder diese Materialien umfassen. Die Umformeinheit ist vorzugsweise zum vakuumunterstützten Senken und/oder Biegen und/oder zum vakuumunterstützten Tiefziehen ausgebildet. Ferner kann die Umformeinheit zum Druckluftumformen ausgebildet sein.
Es ist bevorzugt, dass die Umformeinheit vertikal bewegbar angeordnet ist. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Umformeinheit zwischen einer unteren Position und einer oberen Position vertikal bewegbar ist, wobei das Dünnglas in der oberen Position der Umformeinheit mit dieser umgeformt wird. Die Umformeinheit ist vorzugsweise bei einer Bewegung der Transfereinheit in der unteren Position, sodass eine Bewegung der Transfereinheit mit dem Dünnglas ungestört von der Umformeinheit erfolgen kann. Das aufgewärmte Dünnglas kann eine Durchbiegung aufweisen, wobei ein durchgebogener Abschnitt des Dünnglases mit der in der oberen Position befindlichen Umformeinheit kollidieren könnte. Nachdem die Transfereinheit vertikal über der in der unteren Position angeordneten Umformeinheit positioniert ist, wird die Umformeinheit vorzugsweise in die obere Position verfahren.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Umformvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Transfereinheit eine Umformeinheit, insbesondere eine Matrize, aufweist, wobei das von dem Halterahmen gehaltene Dünnglas mit der Umformeinheit und der Umformstation umformbar ist.
In dieser Ausführungsvariante umfasst die Transfereinheit als solche die Umformeinheit, sodass die Umformeinheit durch die Umformvorrichtung bewegt wird. Die Transfereinheit mit dem Halterahmen und der Umformeinheit wird also in die Umformvorrichtung eingebracht, durchläuft die mindestens eine Heizstation, wird zur Umformstation gebracht, sodass an der Umformstation das aufgewärmte Dünnglas mit der Umformeinheit und der Umformstation umformbar ist. Hierfür ist die Umformeinheit insbesondere an der Umformstation derart anordenbar, dass anschließend das erwärmte Dünnglas umformbar ist.
Der Halterahmen ist im bestimmungsgemäßen Betrieb der Transfereinheit vorzugsweise vertikal über der Umformeinheit angeordnet. Der Halterahmen kann darüber hinaus schräg versetzt zu der Umformeinheit derart angeordnet sein, dass sich das Dünnglas vertikal über der Umformeinheit befindet und an der Umformstation mit der Umformeinheit umformbar ist. Der Halterahmen und die Umformeinheit sind ferner vorzugsweise miteinander verbunden. Da das Dünnglas mit der Heizeinheit gezielt erwärmbar ist, ist auch mit einer solchen Umformvorrichtung eine nicht-isotherme Prozessführung möglich, da die Umformeinheit nicht auf die gleiche Temperatur wie das Dünnglas zu erwärmen ist. Dies begründet sich unter anderem durch die schnellere Erwärmbarkeit des dünnen Glases im Vergleich zur massiven Umformeinheit.
An der Umformstation kann das Dünnglas entweder mit einer Vakuumumformung oder mit einem Tiefziehen umgeformt werden. Die Umformeinheit kann eine Induktionseinheit aufweisen, die angeordnet und ausgebildet ist, die Umformeinheit induktiv zu erwärmen.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Umformvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Heizeinheit derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das Dünnglas unabhängig von der Umformeinheit, insbesondere der Umformeinheit der Transfereinheit, erwärmbar ist. Dass das Dünnglas unabhängig von der Umformeinheit erwärmbar ist, bedeutet insbesondere, dass das Dünnglas und die Umformeinheit eine voneinander abweichende Temperatur nach der Erwärmung des Dünnglases aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Umformvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Heizeinheit ein einstellbares Strahlungsprofil aufweist, um die thermische Strahlung auf das Dünnglas auszurichten, sodass das Dünnglas unabhängig von der Umformeinheit erwärmbar ist.
Heizeinheiten zur Emission von thermischer Strahlung haben den Vorteil, dass ein zu erwärmender Bereich mit einem Strahlungsprofil eingestellt werden kann. Infolgedessen wird weniger Energie benötigt, da die eingesetzte Energie im Wesentlichen ausschließlich auf das Dünnglas gerichtet ist und dieses erwärmt wird. Ferner kann die Umformvorrichtung mit dem einstellbaren Strahlungsprofil auf unterschiedliche Dünnglasgrößen adaptiert werden.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Heizeinheit eine austauschbare Strahlungsblende aufweist, um das Strahlungsprofil einzustellen. Beispielsweise kann die Umformvorrichtung eine erste Strahlungsblende und eine zweite Strahlungsblende aufweisen, die manuell oder automatisiert austauschbar sind. Beispielsweise kann die erste Strahlungsblende für ein kleineres Dünnglas und die zweite Strahlungsblende für ein größeres Dünnglas verwendet werden.
Darüber hinaus können die unterschiedlichen Strahlungsblenden auch zur Einstellung unterschiedlicher Temperaturen an dem Dünnglas verwendet werden. Es ist ferner bevorzugt, dass die Heizeinheit eine einstellbare Strahlungsblende aufweist, um das Strahlungsprofil einzustellen. Es kann darüber hinaus bevorzugt sein, dass die Strahlungsblenden austauschbar und einstellbar sind.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Umformvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine Heizstation eine Heizposition definiert und ein in der Heizposition positioniertes Dünnglas vertikal unter der Heizeinheit angeordnet ist, sodass die thermische Strahlung vertikal auf das Dünnglas trifft. Dass die thermische Strahlung vertikal auf das Dünnglas trifft, bedeutet insbesondere, dass hier ein vertikaler Richtungsanteil besteht.
Es ist ferner bevorzugt, dass zur Einstellung eines Erwärmungsprofils des Dünnglases eine thermische Strahlung in einer vertikalen Richtung auf das Dünnglas und/oder die Transfereinheit trifft. Das vertikal unter der Heizeinheit positionierte Dünnglas, das mit der thermischen Strahlung vertikal beaufschlagt wird, weist ein vorteilhaftes Temperaturprofil sowie eine schnelle Erwärmung auf. Vorzugsweise weist die Heizeinheit Heizstrahler auf, die halbschalenförmig angeordnet sind.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Umformvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Heizeinheit höhenverstellbar angeordnet ist, um das Strahlungsprofil und/oder um eine Strahlungsintensität einzustellen. Eine höhenverstellbare Heizeinheit zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die die thermische Strahlung emittierenden Elemente der Heizeinheit vertikal bewegbar sind. Mit einer höhenverstellbar angeordneten Heizeinheit kann ein verbessertes Temperaturprofil und eine schnellere Erwärmung des Dünnglases bewirkt werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Temperatur der Heizeinheit, insbesondere des mindestens einen Heizstrahlers, einstellbar ist, sodass die Erwärmung des Dünnglases angepasst werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Umformvorrichtung umfasst zwei oder mehr Heizstationen, die eine Heizstrecke ausbilden, entlang der die Transfereinheit diskontinuierlich hindurchbewegbar ist, wobei die zwei oder mehr Heizstationen derart eingerichtet sind, dass eine Glastemperatur des Dünnglas entlang der Heizstrecke in Richtung der mindestens einen Umformstation steigt.
Die Heizstrecke ist insbesondere als ein Teil der Transferstrecke zu verstehen. Die Heizstrecke ist insbesondere ein erster Teil der Transferstrecke. An die Heizstrecke kann sich eine Umformstrecke anschließen. Es ist bevorzugt, dass die zwei oder mehr Heizstationen jeweils eine eine thermische Strahlung emittierende Heizeinheit aufweisen. Insbesondere sind die Heizeinheiten der zwei oder mehr Heizstationen eingerichtet, um die Glastemperatur des Dünnglases entlang der Heizstrecke zu steigern. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die hintereinander angeordneten Heizeinheiten unterschiedlich hohe thermische Strahlungen abgeben.
Beispielsweise kann zu Beginn der Transferstrecke eine erste Heizstation, anschließend eine zweite Heizstation und darauffolgend eine Umformstation angeordnet sein. Das Dünnglas würde mit dem Halterahmen der Transfereinheit zunächst zu der ersten Heizeinheit bewegt werden und dort auf eine erste Temperatur, beispielsweise 100° C, erwärmt werden. Nachdem diese Temperatur erreicht wird, wird das Dünnglas mit dem Halterahmen der Transfereinheit weiter zur zweiten Heizstation bewegt, sodass hier das Dünnglas beispielsweise auf eine Glastemperatur von 200° C erwärmt wird. Nachdem diese Temperatur erreicht wird, wird das Dünnglas mit dem Halterahmen der Transfereinheit zu der Umformstation bewegt und dort umgeformt.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Umformvorrichtung umfasst eine Positionierungseinheit, die angeordnet und ausgebildet ist, den Halterahmen an der Umformeinheit zu positionieren, insbesondere zu befestigen, wobei die Positionierungseinheit den Halterahmen derart positioniert, dass ein Umformabschnitt des Dünnglases aus vertikal von oben betrachteter Perspektive unabgeschattet angeordnet ist.
Damit eine prozesssichere Umformung erfolgt, ist vorgesehen, dass der Halterahmen an der Umformeinheit positioniert und vorzugsweise fixiert wird. Damit einerseits eine ungestörte Umformung und darüber hinaus eine gegebenenfalls weitere Erwärmung des Dünnglases möglich ist, ist das Dünnglas unabgeschattet. Unabgeschattet ist ein dem Fachmann bekannter Begriff aus der Dünnglasumformung, der insbesondere bedeutet, dass über dem Dünnglas keine nicht erforderlichen Elemente vorhanden sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Umformvorrichtung umfasst diese eine Prozesskammer, wobei in der Prozesskammer die mindestens eine Heizstation und die mindestens eine Umformstation angeordnet sind und wobei ein Eintritt in und ein Austritt aus der Prozesskammer derart ausgebildet sind, dass innerhalb der Prozesskammer eine Schutzgasatmosphäre ausbildbar ist.
Mit einer Schutzgasatmosphäre in der Prozesskammer ist eine qualitativ hochwertigere Herstellung von Produkten aus Dünnglas möglich. Beispielsweise kann in der Prozesskammer eine Stickstoffatmosphäre durch die Einleitung von Stickstoff herrschen.
Die Prozesskammer kann auch zwei oder mehr Eintritte und/oder zwei oder mehr Austritte aufweisen. Es ist bevorzugt, dass die Prozesskammer eine Eintrittsschleuse und eine Austrittsschleuse aufweist, durch die die Transfereinheit bewegbar ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Umformvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Transfervorrichtung zwei voneinander benachbarte Schienen aufweist, die parallel zu der Transferstrecke ausgerichtet sind und die Transfereinheit zwischen den Schienen anordenbar und von den Schienen geführt ist.
Vorzugsweise erstrecken sich die zwei voneinander benachbarten Schienen von dem Eintritt bis hin zum Austritt. Die Transfereinheit ist mit den zwei voneinander benachbarten Schienen insbesondere linear bewegbar angeordnet, wobei diese lineare Bewegung vorzugsweise horizontal ausgerichtet ist.
Jede der Schienen umfasst vorzugsweise eine Tragschiene, auf denen die Transfereinheit, insbesondere der Halterahmen, aufliegt. Ferner kann jede Schiene eine Führungsschiene aufweisen, die eine seitliche Führung der Transfereinheit bewirkt.
Die zwei voneinander benachbarten Schienen können als durchgängige Schienen ausgebildet werden, wobei es bei dieser Ausführungsvariante bevorzugt ist, dass die Umformeinheit an der Umformstation höhenverstellbar angeordnet ist. Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass im Bereich der Umformstation die Schienen unterbrochen sind und der Halterahmen an die Umformeinheit übergeben wird.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Umformvorrichtung zwei Umformstationen umfasst, die zur Herstellung einer gleichen Glasgeometrie ausgebildet sind, wobei die Transfervorrichtung angeordnet und ausgebildet ist, die Transfereinheit diskontinuierlich zwei Stationen zu bewegen. Unter den zwei Stationen sind die Heizstationen und die Umformstationen zu verstehen. Mit dieser Ausführungsvariante kann die Taktzeit weiter reduziert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass die Transfervorrichtung angeordnet und ausgebildet ist, zwei oder mehr Transfereinheiten diskontinuierlich entlang der Transferstrecke zu bewegen. Es ist insbesondere bevorzugt, dass bei Volllast an jeder Heizstation und Umformstation eine Transfereinheit angeordnet ist und diese entsprechend jeweils diskontinuierlich von der Transfervorrichtung zur nächsten oder übernächsten Station bewegbar sind.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Umformvorrichtung umfasst mindestens eine Kühlstation zum Kühlen des umgeformten Dünnglases, wobei die Transfervorrichtung angeordnet und ausgebildet ist, die Transfereinheit von der mindestens einen Umformstation zu der Kühlstation zu bewegen.
Es kann darüber hinaus bevorzugt sein, dass die Umformvorrichtung zwei oder mehr Kühlstationen zur graduellen Abkühlung des umgeformten Dünnglases aufweist. Die Kühlstation kann einen, zwei oder mehrere Heizstrahler aufweisen, um einen Temperaturverlauf des umgeformten Dünnglases einzustellen. Die mindestens eine Kühlstation kann ferner eine Abschreckstation zum Kühlen und/oder Erstarren des Dünnglases sein. Die Abschreckstation kann beispielsweise zur Emission von Gas mit einer niedrigen Temperatur ausgebildet sein.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Umformvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese einen optischen Sensor zur Erfassung der Glastemperatur des Dünnglases umfasst. Die Glastemperatur kann insbesondere eine Oberflächentemperatur des Dünnglases sein. Der optische Sensor ist vorzugsweise entlang der Transferstrecke, insbesondere der Heizstrecke, angeordnet. Vorzugsweise ist der optische Sensor innerhalb oder zwischen zwei Stationen angeordnet. Beispielsweise kann der optische Sensor innerhalb der mindestens einen Heizstation angeordnet sein. Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass der optische Sensor zwischen der mindestens einen Heizstation und der mindestens einen Umformstation angeordnet ist.
Darüber hinaus kann die Umformvorrichtung eine innerhalb der Prozesskammer angeordnete Graphiteinheit zur Reduktion des Sauerstoffgehaltes umfassen. Es ist bevorzugt, dass die Graphiteinheit oberhalb der mindestens einen Umformstation und/oder der mindestens einen Heizstation angeordnet ist. Es ist bevorzugt, dass die Graphiteinheit im bestimmungsgemäßen Betrieb eine höhere Temperatur aufweist als die Umformeinheit. Infolgedessen erfolgt eine chemische Reaktion mit Sauerstoff primär an der Graphiteinheit und nicht an den Umformeinheiten, die ebenfalls aus Graphit bestehen oder Graphit aufweisen können.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Umformvorrichtung umfasst eine Steuerungsvorrichtung, die eingerichtet ist, die mindestens eine Heizeinheit derart zu steuern, dass das Dünnglas auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird. Es ist bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung bei der Steuerung der Heizeinheit eine vorbestimmte Durchbiegung des Dünnglases berücksichtigt und die Heizeinheit derart steuert, dass die vorbestimmte Durchbiegung des Dünnglases nicht überschritten wird. Alternativ kann die Durchbiegung des Dünnglases akzeptiert werden, wenn das durchgebogene Dünnglas beispielsweise von einer vertikal bewegten Umformeinheit aufgenommen wird.
Insbesondere Dünnglas weist eine forminstabile Eigenschaft ab einer definierten Temperatur auf. Eine Bewegung des erwärmten Dünnglases mit dem Halterahmen ist ab einer bestimmten Temperatur nicht mehr möglich. Durch eine zielgerichtete Steuerung der Temperatur kann eine effiziente und sichere Bewegung des Dünnglases durch die Umformvorrichtung gewährleistet werden.
Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise zur Steuerung der Umformstation und der Umformeinheit derart eingerichtet, dass das Dünnglas mittels eines stufenweisen Tiefziehens umformbar ist. Hierfür wird beispielsweise die Vakuumeinheit so angesteuert, dass für eine erste Zeitspanne ein Vakuum zwischen dem Dünnglas und der Umformeinheit angelegt wird, anschließend für eine Pausenspanne im Wesentlichen kein Vakuum angelegt wird, sodass das Dünnglas relaxieren kann und anschließend für eine zweite Zeitspanne ein Vakuum angelegt wird.
Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung mit einem Sauerstoffsensor signaltechnisch gekoppelt, der angeordnet und ausgebildet ist, einen Sauerstoffgehalt in der Prozesskammer zu ermitteln, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, bei Überschreiten eines ersten Schwellwertes des Sauerstoffgehaltes ein Warnsignal auszugeben und bei Überschreiten eines zweiten Schwellwertes des Sauerstoffgehaltes einen Betrieb der Heizstation und/oder der Umformstation zu unterbrechen.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Umformvorrichtung eingerichtet ist, um bereits vor dem Eintritt in die Prozesskammer ein Inertgas in der Kavität der von der Transfereinheit umfassten Umformeinheit bereitzustellen, sodass im Wesentlichen kein Sauerstoff zwischen Umformeinheit und Dünnglas verbleibt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Umformvorrichtung eine Temperaturmesseinheit umfasst, insbesondere ein Pyrometer, die angeordnet und ausgebildet ist, eine Temperatur des Dünnglases und/oder der Umformeinheit zu bestimmen, und die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Heizeinheit derart anzusteuern, dass eine vorgegebene Temperatur des Dünnglases und/oder der Umformeinheit einstellbar ist.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Temperaturmesseinheit angeordnet und ausgebildet ist, die Temperatur des Dünnglases und/oder der Umformeinheit nach der Umformung des Dünnglases zu bestimmen, und die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Kühleinheit derart anzusteuern, dass das Dünnglas mit einem vorgegebenen Kühlprofil gekühlt wird. Dies kann beispielsweise mit einem stufenweisen Beblasen des Dünnglases erfolgen. Das stufenweise Beblasen kann beispielsweise ein alternierendes Beblasen mit Blaspausen umfassen. Ferner kann ein Kühlmedium der Kühleinheit temperiert werden. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung die Kühleinheit derart ansteuert, dass das Dünnglas keinen Thermoschock erfährt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, einen Eintritt durch die Eintrittsschleuse und einen Austritt aus der Austrittsschleuse von Transfereinheiten mit einer Umformung an der Umformstation zu koppeln. Somit werden Spulvorgänge und Transferbewegungen miteinander getaktet.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Umformen, insbesondere zum nicht-isothermen Umformen, eines Dünnglases, umfassend die Schritte: Anordnen eines Dünnglases in einem Halterahmen, Bewegen des Halterahmens zu einer Heizeinheit und Erwärmen des mit dem Halterahmen gehaltenen Dünnglases mit einer thermischen Strahlung, Bewegen des Halterahmens zu einer Umformstation und Umformen des erwärmten Dünnglases mit einer Umformeinheit und vorzugsweise Bewegen des Halterahmens aus der Umformstation heraus.
Das Verfahren und seine möglichen Fortbildungen weisen Merkmale beziehungsweise Verfahrensschritte auf, die sie insbesondere dafür geeignet machen, für die Umformvorrichtung und ihre Fortbildungen verwendet zu werden.
Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails des Verfahrens und seiner möglichen Fortbildungen wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen der Umformvorrichtung verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Umformvorrichtung;
2: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Umformvorrichtung;
3: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Halterahmens;
4: eine schematische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Umformvorrichtung;
5: eine schematische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Umformvorrichtung;
6: eine schematische Detailansicht der in 5 gezeigten Umformvorrichtung; und
7: eine schematische Ansicht eines beispielhaften Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In 1 ist eine Umformvorrichtung 100 zum nicht-isothermen Umformen eines Dünnglases 102, 104 gezeigt. Die Umformvorrichtung 100 umfasst insgesamt drei Heizstationen 106, 114, 118. Die Heizstationen 106, 114, 118 weisen jeweils Heizeinheiten 108, 116, 120 auf. Die Heizeinheit 108 weist eine Strahlungsblende 112 und die Heizeinheit 120 weist eine Strahlungsblende 122 auf. Die Heizeinheiten 108, 116, 120 weisen jeweils eine Vielzahl an Heizelementen 110 zur Emission einer thermischen Strahlung auf.
Die Dünngläser 102, 104 sowie die weiteren, nicht mit einem Bezugszeichen versehenen Dünngläser, werden mittels Transfereinheiten 126 von rechts nach links bewegt. Hierfür weisen die Transfereinheiten 126 Halterahmen 128, 132 auf, mit denen die Dünngläser 102, 104 gehalten werden. Die Halterahmen 128, 132 können zwei- oder mehrteilig ausgebildet sein, wobei diese insbesondere einen oberen Rahmen und einen unteren Rahmen umfassen, sodass ein Dünnglas 102, 104 zwischen dem oberen und dem unteren Rahmen einklemmbar ist. Die Transfereinheiten 126 treten an einem Kammereintritt 152 in die Prozesskammer 150 ein, in der die Heizstationen 106, 114, 118, eine Umformstation 124 sowie eine Kühlstation 144 angeordnet sind.
Die Transfereinheiten 126 gelangen, nachdem diese in die Prozesskammer 150 eingetreten sind, zunächst zur Heizstation 106. Dort wird das Dünnglas mit der Heizeinheit 108 erwärmt. Dies kann zielgerichtet erfolgen. Nachdem das Dünnglas 102 eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat oder eine vorbestimmte Zeit in der Heizstation 106 verbracht hat, wird dieses zu der Heizstation 114 bewegt, mit einer hier nicht gezeigten Transfervorrichtung. In der Heizstation 114 wird das Dünnglas weiter erwärmt, um danach in der Heizstation 118 weiter erwärmt zu werden, um anschließend zur Umformstation 124 bewegt zu werden.
An der Umformstation 124 ist eine Umformeinheit 134 angeordnet. Die Umformeinheit 134 weist eine Kavität 136 auf, die eine Negativform des mit dem Dünnglas herzustellenden Glasproduktes darstellt. Die Kavität 136 ist mit einer Vakuumeinheit 130 fluidisch gekoppelt, sodass in der Kavität 136 unter dem Dünnglas 104 ein Unterdruck oder ein Vakuum herstellbar ist, sodass das erwärmte und verformbare Dünnglas 104 mittels des Unterdrucks oder des Vakuums in die Kavität 136 einformbar ist.
Hierfür ist der Halterahmen 132 auf der Umformeinheit 134 angeordnet. Zu diesem Zweck wurde die Umformeinheit 134 zuvor in eine vertikal untere Position bewegt, sodass der Halterahmen 132 vertikal über der Umformeinheit 134 positioniert werden konnte. Anschließend wurde die Umformeinheit 134 vertikal in die gezeigte obere Position bewegt. Der Halterahmen 132 ist darüber hinaus mit einer Positionierungseinheit 138 an der Umformeinheit 134 positioniert und befestigt, indem die Positionierungseinheit 138 den Halterahmen 132 mittels eines Längselements 142 an die Umformeinheit 134 herandrückt. Das Längselement 142 ist mit Führungselementen 140 vertikal geführt, sodass dieses in vertikaler Richtung bewegbar ist. Nachdem das Dünnglas 104 umgeformt wurde, kann das Längselement 142 vertikal nach oben gefahren werden, sodass der Halterahmen 132 mit der Transfervorrichtung zu der Kühlstation 144 bewegt werden kann.
Die Kühlstation 144 weist eine Kühleinheit 146 mit einer Vielzahl an Kühlelementen 148 auf. Die Kühlelemente 148 können beispielsweise gasemittierende Elemente sein, die derart angeordnet sind, dass das unter diesen angeordnete Dünnglas 158 mit dem Gas beaufschlagt wird und abgeschreckt und/oder gekühlt wird. Es können auch zwei oder mehr Kühlstationen 144 vorgesehen werden.
Nachdem das Dünnglas mit dem Halterahmen die Kühlstation 144 durchlaufen hat, kann das Dünnglas mit dem Halterahmen aus dem Kammeraustritt 154 entnommen werden. An dem Kammereintritt 152 ist eine Eintrittsschleuse und an dem Kammeraustritt 154 ist eine Austrittsschleuse angeordnet, die jeweils bewirken, dass bei einem Eintritt und einem Austritt einer Transfereinheit in bzw. aus der Prozesskammer 150 heraus keine Kontamination der Prozesskammer mit Luft erfolgt.
Die Umformvorrichtung 100 weist darüber hinaus fünf Graphiteinheiten 156 auf, die als sogenannte Sauerstoffopferstrukturen vorgesehen sind, um den Sauerstoffgehalt in der Prozesskammer 150 zu minimieren. Vertikal unter den Heizeinheiten 108, 116, 120 können Heizelemente 123, beispielsweise Heizpatronen oder Heizschlangen, angeordnet werden, um die Erwärmung zu unterstützen. Derartige Heizpatronen oder Heizschlangen können auch an der Umformstation 124 vorgesehen sein. An der Kühlstation 144 sind dies vorzugsweise Kühlleitungen.
2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Umformvorrichtung 200. Die Umformvorrichtung 200 weist zwei Heizstationen 206, 214 auf, die jeweils Heizeinheiten 208, 216 mit Heizelementen 210 zur Emission von thermischer Strahlung aufweisen. Darüber hinaus sind Strahlungsblenden 212 vorgesehen. Die Transfereinheiten 218, 226 sind verschieden zu denen in der 1 ausgebildet, da diese jeweils eine Umformeinheit 222, 230 aufweisen.
Die Dünngläser 202 werden mit dem Halterahmen 228, 220 und den Umformeinheiten 222, 230 durch die Prozesskammer der Umformvorrichtung 200 bewegt. Insbesondere bei dünnen Dünngläsern 202 oder solchen Dünngläsern aus stark unter Temperatureinfluss verformenden Materialien ist diese Ausführungsvariante bevorzugt, da das Dünnglas 202 bei einer zu großen Verformung von der mitbewegten Umformeinheit 222, 230 gestützt werden kann. Da die Umformeinheiten 220, 230 durch die schnellere Erwärmung des Dünnglases eine geringere Temperatur aufweisen als die Dünngläser, handelt es sich um eine nicht-isothermen Prozessführung.
In dieser Ausführungsvariante weist die Umformstation 224 keine dauerhafte Umformeinheit auf, sondern nimmt jeweils die Umformeinheit 222, 230 der an der Umformstation 224 angeordneten Transfereinheit 218, 226 auf. Hierfür weist die Umformstation 224 eine Vakuumeinheit 234 auf, die fluidisch mit den Umformeinheiten 222, 230 koppelbar ist. Das Dünnglas 202 kann in analoger Weise wie in der 1 gezeigt und im Vorherigen beschrieben an der Umformstation 224 umgeformt werden.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Halterahmens 300, mit dem ein Dünnglas 302 gehalten wird. Das Dünnglas 302 ist in dem Rahmen 300 wie in den 1 und 2 ersichtlich, eingeklemmt. Vorliegend ist das Dünnglas 302 lediglich in einem Randbereich mit dem Halterahmen 300 gekoppelt, sodass insbesondere der Umformabschnitt des Dünnglases 302 unabgeschattet ist.
Der Halterahmen 300 ist vorliegend von unten dargestellt. Weiter ist zu erkennen, dass der Halterahmen 300 mit einer Positionierungseinheit 304 zusammenwirkt. Hierfür weist die Positionierungseinheit 304 einen Positionierungsrahmen 306 auf, der zwei Längselemente 308, 310 und zwei Querelemente 312, 314 aufweist. Die Längselemente 308, 310 und die Querelemente 312, 314 sind an ihren Enden miteinander verbunden, sodass der Positionierungsrahmen 306 ausgebildet wird. An den Ecken des Positionierungsrahmens 306 sind Führungssäulen 316, 318, 320, 322 vorgesehen, sodass eine vertikale Bewegung des Positionierungsrahmens 306 möglich ist.
Darüber hinaus wirken an dem Positionierungsrahmen 306 die Zylinder 324, 326, um den Positionierungsrahmen 306 in vertikaler Richtung zu bewegen. Wenn der Positionierungsrahmen 306 aus der Bildebene herausbewegt wird, wird auch der Halterahmen 300 in diese Richtung bewegt. Wenn an dieser Position eine Umformeinheit vorgesehen ist, wird der Halterahmen 300 zwischen der Umformeinheit und dem Positionierungsrahmen 306 eingeklemmt, sodass der Halterahmen 300 positioniert ist und in vorteilhafter Weise eine Umformung des Dünnglases 302 erfolgen kann.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer Umformvorrichtung 400. Die 4 zeigt insbesondere eine Ausführungsvariante einer Transfervorrichtung 412, 414, 420. Vorliegend wird das Dünnglas 402 mit einem Halterahmen 404 gehalten. Der Halterahmen 404 wird in einer Transferstation 410, die als Eintrittsschleuse wirkt, der Umformvorrichtung 400 übergeben. Mittels einer ersten Transfervorrichtung 412 wird der Halterahmen 404 mit dem Dünnglas 402 zu einer zweiten Transfervorrichtung 414 in einer Prozesskammer der Umformvorrichtung 400 bewegt. Mittels der zweiten Transfervorrichtung 414 wird der Halterahmen 404 zur Umformstation 406 bewegt und an die Umformstation 406 übergeben. Hierfür ist die Umformstation 406 vertikal bewegbar angeordnet, um an den Halterahmen 404 heranzufahren. An der Umformstation 406 wird das Dünnglas 402 umgeformt. Nach der Umformung wird der Halterahmen 404 einer dritten Transfervorrichtung 420 übergeben.
Die Transfervorrichtungen 412, 414, 420 weisen jeweils zwei Schienen auf, wobei jede Schiene eine Tragschiene 416 und eine Führungsschiene 418 aufweist. In der 6 ist ersichtlich, dass der Halterahmen auf der Tragschiene 416 aufliegt und seitlich durch die Führungsschiene 418 geführt ist.
In 5 ist eine weitere Variante einer Umformvorrichtung 500 gezeigt, die eine von der 4 verschiedene Transfervorrichtung aufweist. Mit der Umformvorrichtung 500 wird ein Dünnglas 502, das in einem Halterahmen 504 gehalten wird, an einer Umformstation 506 mit einer Umformeinheit 508 umgeformt.
Hierfür wird der Halterahmen 504 von einer Transferstation 510 in eine Prozesskammer der Umformvorrichtung 500 bewegt und dort mit einer zweiten Transfervorrichtung 514 diskontinuierlich bewegt. Nachdem der Halterahmen 504 durch die Heizstrecke bewegt wurde, gelangt der Halterahmen 504 zu der Umformstation 506. Hier wird der Halterahmen weiterhin von der Transfervorrichtung 514 gehalten. Die Umformeinheit 508 ist höhenverstellbar eingerichtet, sodass diese an das Dünnglas 502 heranbewegbar ist. Der Halterahmen 504 liegt auf Tragschienen 516, 524 auf. Ferner wird der Halterahmen 504 seitlich mittels Führungsschienen 518, 526 geführt. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass keine Übergabe des Halterahmens 504 an die Umformeinheit 508 und eine anschließende Übergabe an eine nachgelagerte Transfervorrichtung erforderlich ist.
In 7 ist eine schematische Ansicht eines Verfahrens zum nicht-isothermen Umformen eines Dünnglases gezeigt. In Schritt 600 wird ein Dünnglas in einem Halterahmen 128, 132, 220, 228, 300, 404, 504 angeordnet. In Schritt 602 wird der Halterahmen 128, 132, 220, 228, 300, 404, 504 zu einer Heizeinheit 108, 116, 120, 208, 216 bewegt und mit einer thermischen Strahlung erwärmt. In Schritt 604 wird der Halterahmen 128, 132, 220, 228, 300, 404, 504 zu einer Umformstation 124, 224, 406, 506 bewegt. In Schritt 606 wird das Dünnglas mit einer Umformeinheit 134, 222, 230, 408, 508 umgeformt. In Schritt 608 schließlich wird der Halterahmen 128, 132, 220, 228, 300, 404, 504 aus der Umformstation 124, 224, 406, 506 herausbewegt.
Mit dem im Vorherigen beschriebenen Verfahren und der beschriebenen Umformvorrichtung 100, 200, 400, 500 werden die Vorteile des isothermen Umformens und des nicht-isothermen Umformens kombiniert. Durch die zielgerichtete Erwärmung des Dünnglases mit thermischer Strahlung wird ein gezieltes Erwärmen des Dünnglases möglich, ohne dass die gegebenenfalls vorhandene Umformeinheit 134, 222, 230, 408, 508 gleichermaßen erwärmt wird.
Insbesondere bei der Variante, in der die Transfereinheit keine Umformeinheit 134, 222, 230, 408, 508 aufweist, findet ein im Wesentlichen ideal nicht-isothermer Prozess statt. Dieser Prozess zeichnet sich durch eine hohe Effizienz aus, da die Umformeinheit als solche nicht aufzuwärmen ist und Energie eingespart wird. Darüber hinaus zeichnet sich die Umformvorrichtung 100, 200, 400, 500 und das Verfahren durch eine kurze Taktzeit aus, sodass das Dünnglas in Serie herstellbar ist. Ferner weisen die Umformeinheiten 134, 222, 230, 408, 508 einen geringeren Verschleiß auf.
Bezugszeichenliste

100: Umformvorrichtung
102: Dünnglas
104: Dünnglas
106: Heizstation
108: Heizeinheit
110: Heizelement
112: Strahlungsblende
114: Heizstation
116: Heizeinheit
118: Heizstation
120: Heizeinheit
122: Strahlungsblende
123: Heizelement
124: Umformstation
126: Transfereinheit
128: Halterahmen
130: Vakuumeinheit
132: Halterahmen
134: Umformeinheit
136: Kavität
138: Positionierungseinheit
140: Führungselement
142: Längselement
144: Kühlstation
146: Kühleinheit
148: Kühlelement
150: Prozesskammer
152: Kammereintritt
154: Kammeraustritt
156: Graphiteinheit
158: Dünnglas
200: Umformvorrichtung
202: Dünnglas
206: Heizstation
208: Heizeinheit
210: Heizelement
212: Strahlungsblende
214: Heizstation
216: Heizeinheit
218: Transfereinheit
220: Halterahmen
222: Umformeinheit
224: Umformstation
226: Transfereinheit
228: Halterahmen
230: Umformeinheit
232: optischer Sensor
234: Vakuumeinheit
236: Bewegungseinheit
238: Positionierungseinheit
244: Kühlstation
250: Prozesskammer
256: Graphiteinheit
300: Halterahmen
302: Dünnglas
304: Positionierungseinheit
306: Positionierungsrahmen
308: Längselement
310: Längselement
312: Querelement
314: Querelement
316: Führungssäule
318: Führungssäule
320: Führungssäule
322: Führungssäule
324: Zylinder
326: Zylinder
400: Umformvorrichtung
402: Dünnglas
404: Halterahmen
406: Umformstation
408: Umformeinheit
410: Transferstation
412: erste Transfervorrichtung
414: zweite Transfervorrichtung
416: Tragschiene
418: Führungsschiene
420: dritte Transfervorrichtung
500: Umformvorrichtung
502: Dünnglas
504: Halterahmen
506: Umformstation
508: Umformeinheit
510: Transferstation
512: erste Transfervorrichtung
514: zweite Transfervorrichtung
516: Tragschiene
518: Führungsschiene
520: Querelement
522: Querelement
524: Tragschiene
526: Führungsschiene

Claims

Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) zum Umformen, insbesondere zum nicht-isothermen Umformen, eines Dünnglases, umfassend - mindestens eine Heizstation (106, 114, 118, 214) mit einer Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216), die angeordnet und ausgebildet ist, eine thermische Strahlung zu emittieren, - mindestens eine benachbart zu der Heizstation (106, 114, 118, 214) angeordnete Umformstation (124, 224, 406, 506) zur Umformung des Dünnglases, - eine Transfereinheit (126, 218, 226) mit einem Halterahmen (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) zum Halten des Dünnglases, und - eine Transfervorrichtung (412, 414, 420, 512, 514) zum Bewegen der Transfereinheit (126, 218, 226) entlang einer Transferstrecke, die die mindestens eine Heizstation (106, 114, 118, 214) und die mindestens eine Umformstation (124, 224, 406, 506) umfasst, wobei die Transfervorrichtung (412, 414, 420, 512, 514) angeordnet und ausgebildet ist, die Transfereinheit (126, 218, 226) diskontinuierlich zu bewegen, - wobei die Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das mit dem Halterahmen (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) gehaltene Dünnglas mit der von der Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) emittierten thermischen Strahlung erwärmbar ist.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach Anspruch 1, wobei - die mindestens eine Umformstation (124, 224, 406, 506) eine Umformeinheit aufweist, und - die Transfereinheit (126, 218, 226) an der Umformeinheit derart anordenbar ist, dass das von dem Halterahmen (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) gehaltene Dünnglas mit der Umformeinheit und der Umformstation (124, 224, 406, 506) umformbar ist.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Transfereinheit (126, 218, 226) eine Umformeinheit aufweist, - das von dem Halterahmen (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) gehaltene Dünnglas mit der Umformeinheit und der Umformstation (124, 224, 406, 506) umformbar ist.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach dem vorherigen Anspruch, wobei - die Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das Dünnglas unabhängig von der Umformeinheit erwärmbar ist.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) ein einstellbares Strahlungsprofil aufweist, um die thermische Strahlung auf das Dünnglas auszurichten, sodass das Dünnglas unabhängig von der Umformeinheit erwärmbar ist.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) eine austauschbare und/oder einstellbare Strahlungsblende aufweist, um das Strahlungsprofil einzustellen.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die mindestens eine Heizstation (106, 114, 118, 214) eine Heizposition definiert, und - ein in der Heizposition positioniertes Dünnglas vertikal unter der Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) angeordnet ist, sodass die thermische Strahlung vertikal auf das Dünnglas trifft.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) höhenverstellbar angeordnet ist, um das Strahlungsprofil und/oder oder um eine Strahlungsintensität einzustellen.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - zwei oder mehr Heizstationen (106, 114, 118, 214), die eine Heizstrecke ausbilden, entlang der die Transfereinheit (126, 218, 226) diskontinuierlich hindurchbewegbar ist, - wobei die zwei oder mehr Heizstationen (106, 114, 118, 214) derart eingerichtet sind, dass eine Glastemperatur des Dünnglases entlang der Heizstrecke in Richtung der mindestens einen Umformstation (124, 224, 406, 506) steigt.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - eine Positionierungseinheit, die angeordnet und ausgebildet ist, den Halterahmen (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) an der Umformeinheit zu positionieren, - wobei die Positionierungseinheit den Halterahmen (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) derart positioniert, dass ein Umformabschnitt des Dünnglases aus vertikal von oben betrachteter Perspektive unabgeschattet angeordnet ist.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - eine Prozesskammer, - wobei in der Prozesskammer die mindestens eine Heizstation (106, 114, 118, 214) und die mindestens eine Umformstation (124, 224, 406, 506) angeordnet sind, und - wobei ein Eintritt in und ein Austritt aus der Prozesskammer derart ausgebildet sind, dass innerhalb der Prozesskammer eine Schutzgasatmosphäre ausbildbar ist.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Transfervorrichtung (412, 414, 420, 512, 514) zwei voneinander benachbarte Schienen aufweist, die parallel zu der Transferstrecke ausgerichtet sind, und - die Transfereinheit (126, 218, 226) zwischen den Schienen anordenbar und von den Schienen geführt ist.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - zwei Umformstationen (124, 224, 406, 506), die zur Herstellung einer gleichen Glasgeometrie ausgebildet sind, - wobei die Transfervorrichtung (412, 414, 420, 512, 514) angeordnet und ausgebildet ist, die Transfereinheit (126, 218, 226) diskontinuierlich zwei Stationen zu bewegen.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Transfervorrichtung (412, 414, 420, 512, 514) angeordnet und ausgebildet ist, zwei oder mehr Transfereinheiten (126, 218, 226) diskontinuierlich entlang der Transferstrecke zu bewegen.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - mindestens eine Kühlstation zum Kühlen des umgeformten Dünnglases, - wobei die Transfervorrichtung (412, 414, 420, 512, 514) angeordnet und ausgebildet ist, die Transfereinheit (126, 218, 226) von der mindestens einen Umformstation (124, 224, 406, 506) zu der Kühlstation zu bewegen.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - einen optischen Sensor zur Erfassung der Glastemperatur, insbesondere einer Oberflächentemperatur, des Dünnglases.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - eine innerhalb der Prozesskammer angeordnete Graphiteinheit zur Reduktion des Sauerstoffgehaltes.
Umformvorrichtung (100, 200, 400, 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - eine Steuerungsvorrichtung, die eingerichtet ist, die mindestens eine Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) derart zu steuern, dass das Dünnglas auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird, - wobei vorzugsweise eine vorbestimmte Durchbiegung des Dünnglases nicht überschritten wird.
Verfahren zum Umformen, insbesondere zum nicht-isothermen Umformen, eines Dünnglases, umfassend die Schritte: - Anordnen eines Dünnglases in einem Halterahmen (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504), - Bewegen des Halterahmens (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) zu einer Heizeinheit (108, 116, 120, 208, 216) und Erwärmen des mit dem Halterahmen (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) gehaltenen Dünnglases mit einer thermischen Strahlung, und - Bewegen des Halterahmens (128, 132, 220, 228, 300, 404, 504) zu einer Umformstation (124, 224, 406, 506) und Umformen des erwärmten Dünnglases mit einer Umformeinheit.