DE69220902T2 - Verfahren zum Pressen von Produkten sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Pressen von Produkten sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pressen von Produkten, mit dem eine Portion in einen in einem Ofen angeordneten ersten Formteil eingegeben wird, im Ofen auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird, bei der wenigstens ein Teil der Portion eine gewünschte Viskosität hat, und darauf mit Hilfe eines zweiten Formteils in eine gewünschte Produktform gepreßt wird.
  • Die Erfindung bezieht sich weiter noch auf eine geeignete Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich insbesondere zum Herstellen optischer Produkte, wie Linsen, Prismen, Gittern, usw. Der Werkstoff, aus dem diese Produkte hergestellt werden, ist Glas oder ein thermoplastisches Kunstharz, wie z.B. PMMA (PolyMethyl MethAcrylat) oder PC (PolyCarbonat).
  • Das eingangs erwähnte Verfahren ist aus US-A-3 833 347 bekannt, in der eine Portion (Glasportion) in einem Ofen mittels Induktionsheizung erwärmt wird. In JP-A-62/59539 wird eine Portion in einem Ofen mittels von einer Halogenlampe abgeleiteter Wärmestrahlungsenergie erwärmt. In beiden Schriften werden die Formteile zum Erwärmen der Portion erhitzt, bis die verlangte Viskosität erhalten ist, wonach die Portion in die gewünschte Form gepreßt wird.
  • Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß der Zeitverlauf bis zum Erreichen der gewünschten Viskosität eines Teils der Portion verhältnismäßig lang ist. Außerdem erhitzt die Strahlungsenergie auch den Formteil. Der Formteil dehnt sich hierdurch und bekommt andere Abmessungen. Die Abmessungen der mit diesen Formteilen hergestellten Produkte sind daher von der Form der Formteile auf der höheren Temperatur abhängig, die tatsächlich ungenügend regelbar ist.
  • Im Falle von Präzisionspressen optischer Produkte, beispielsweise Linsen zur Verwendung in LCD-Spielern, werden den Abmessungen der gepreßten Linsen hohe Anforderungen gestellt, und es ist für die Linsenabmessungen unerwünscht, daß sie von den Abmessungen der Formen auf dieser ungenügend regelbarer Temperatur bestimmt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die erforderliche Erhitzungszeit verhältnismäßig kurz ist, so daß die Formabmessungen beim Pressen im wesentlichen ungeändert bleiben.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels Mikrowellenenergie im Ofen ein elektrische Feld erzeugt, das die Portion dielektrisch erwärmt, wobei die Frequenz eines Mikrowellengenerators zum Erzeugen der Mikrowellenenergie der Resonanzfrequenz des Ofens durch Abstimmen dieser Frequenzen beim Erwärmen der Portion entspricht.
  • Unter dielektrischer Erwärmung wird häufig das Erwärmen mittels Mikrowellen mit einer Frequenz über 500 MHz verstanden. Abhängig von der Art des Materials, aus dem die Formteile hergestellt werden, werden die Formteile möglicherweise dielektrisch erwärmt. Wenn der Formteil aus Metall angefertigt ist, wird er nicht vom elektrischen Wechselfeld erwärmt. Jedoch wird der Formteil durch Strahlung und durch Leitung aus der Portion erhitzt. Infolge der kurzen Erhitzungszeit der Portion hat diese Wärmeübertragung weniger Einfluß. Die Abmessungen der Formteile bleiben infolge der Erhitzung der Portion wesentlich ungeändert. Ein weiterer Nachteil ist, daß bei der verhältnismäßig kurzen Erhitzungszeit die Portion eine verhältnismäßig hohe Temperatur erreicht, so daß der erforderliche Formpreßdruck gering ist. Die Resonanzfrequenz des Ofens ändert sich durch die Erhitzung der Portion. Ein höchster Energieübertrag wird dadurch erhalten, daß die Resonanzfrequenz des Ofens und die Frequenz des Mikrowellengenerators ständig abgestimmt werden, und die erforderliche Zeit zum Erhitzen der Portion ist minimal. Abstimmen dieser Frequenzen kann mit Hilfe einer elektronischen Schaltung erzielt werden, in der die Frequenz des Generators in einem großen Frequenzbereich angeglichen wird.
  • Ein preiswertes und einfaches Ausführungsbeispiel des Verfahrens, das sich jedoch auf einen engen Frequenzbereich beschränkt, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Mikrowellenenergie vom Ofen zurückgestrahlt und dem Mikrowellengenerator über einen Phasenwinkeldreher zugeführt wird, so daß die Frequenz des Mikrowellengenerators hauptsächlich der Resonanzfrequenz des Ofens gleich wird.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Ofens mittels Verschiebung eines im Ofen befindlichen Elements mit niedrigen dielektrischen Verlusten an die Frequenz des Mikrowellengenerators angeglichen wird. Die dielektrischen Verluste in einem Material bestimmen die dielektrische Konstante und der dielektrische Verlustfaktor des Materials. Dieses Verfahren ist geeignet, wenn eine Mikrowellengenerator mit unänderbarer Frequenz verwendet wird.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Glasportion auf eine Temperatur vorgeheizt wird, die höher ist als die Transformationstemperatur des Werkstoffs der Glasportion vor dem Eingeben der Glasportion in die Form.
  • Die "Transformationstemperatur" wird für ein Glas mit einer Temperatur definiert, bei der das Glas eine Viskosität von 1013,2 Poise hat, und für Kunstharz mit der Übergangstemperatur von der Glasphase auf die Gummiphase.
  • Die Portion kann außerhalb des Ofens mit bekannten Erhitzungstechniken, beispielsweise mittels Infrarotstrahlung, auf die Transformationstemperatur vorgeheizt werden. Dielektrisches Erwärmen des Glases und des Kunstharzes von der Umgebungstemperatur auf die Transformationstemperatur nimmt mehr Zeit je Temperaturgradanstieg als bei einem Temperaturgradanstieg des Glases oder des Kunstharzes von der Transformationstemperatur aufwärts, da die Dielektrizitätskonstante und der Verlustfaktor (siehe die Beschreibung der Fig. weiter unten) bei höherer Temperatur höher sind. Die Glas- oder Kunstharzportion kann bis zur Transformationstemperatur gut gehandhabt und in die Form ohne außergewöhnliche Verformungen auf dieser Temperatur eingegeben werden. Infolge der Vorwärmung der Portion wird die Aufenthaltszeit einer Portion in der Form weiter verkürzt und eine wirksamere Verwendung des Ofens erzielt.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Formen auf eine Temperatur erwärmt werden, die im wesentlichen gleich der Temperatur der in die Form eingegebenen Portion ist. Hierdurch kühlt die in die Form eingegebene Portion nicht ab. Vorzugsweise werden die Formen auf eine Temperatur von etwa zehn Grad über der Transformationstemperatur vorgewärmt. Da die Portion und die Formen mittels unterschiedlichen Erwärmungstechniken erwärmt werden, ist eine gute Temperaturüberwachung möglich.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Portion auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der wenigstens ein Teil der Portion eine Viskosität zwischen 10&sup8; und 10&sup6; Poise hat. Eine gute Verformung der Portion nach dem verlangten Produkt ist bei dieser Viskosität möglich.
  • Noch ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Erhitzung in einem elektrische Wechselfeld mit einer Frequenz zwischen 2400 und 2500 MHz erfolgt. Diese Frequenz kann mit im Handel erhältlichen Mikrowellenherden verwirklicht werden.
  • Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine geeignete Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Pressen von Produkten durch Erhitzung einer Portion, wobei die Vorrichtung einen Ofen, einen ersten statischen an einem Innenteil des Ofens befestigten Formteil, einen zweiten auf einem zusätzlichen Innenteil des Ofens angeordneten Formteil, der gegen den ersten statischen Formteil bewegbar ist, ein Mittel, mit dem die Portion in den ersten Formteil eingebracht werden kann, ein Mittel, ein Mittel zum Herstellen des Kontakts des zweiten Formteils mit dem ersten Formteil zur Bildung einer die Portion beim Erhitzen umgebenden Form enthält, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen mit dem Ofen gekoppelten Mikrowellenherd, wobei der Ofen ein Mikrowellen resonierender Ofen zum Erzeugen eines Mikrowellensignals und eines elektrischen Begleitfeldes und daraus entstehender Mikrowellenenergie ist, und ein Teil des Mikrowellensignals vom Ofen zurück zum Mikrowellengenerator reflektiert wird, und ein Mittel enthält, das sich zum Abstimmen der Frequenz des Ofens auf die Frequenz des Mikrowellengenerators im Ofen befindet, wenn sich die Portion in der Form befindet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist außerdem mit einem Mikrowellengenerator und einem Mikrowellenresonator ausgerüstet, wobei der Ofen der Mikrowellenresonator ist. Die Vorrichtung ist gedrängt und von einfachem Aufbau durch die Integration der Formen und des Mikrowellenresonators.
  • Es sei bemerkt, daß dielektrisches Erhitzen von Glas an sich aus der französischen Patentschrift 2288958 bekannt ist. In diesem Fall erfährt das Glas keinen Formungsvorgang, so daß Probleme mit dem Festhalten der Formabmessungen hier entfallen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Zirkulator versehen ist, der mit dem Mikrowellengenerator über ein erstes Tor, mit dem Ofen über ein zweites Tor und mit einem Phasenwinkeldreher über ein drittes Tor gekoppelt ist, wobei der Dreher die Phase eines Mikrowellensignals beeinflußt, das vom Ofen zum Mikrowellengenerator reflektiert wird und die Mikrowellenenergie enthält.
  • Die Phase des vom Ofen reflektierten Mikrowellensignals wird derart vom Phasenwinkeldreher geändert, daß der Einfluß des reflektierten Mikrowellensignals auf die Frequenz des Mikrowellengenerators seinen Höchstwert hat.
  • Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
  • Fig. 1 und 2 eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung,
  • Fig. 3 eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung, und
  • Fig. 4 eine dritte erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • In Fig. 1 und 2 ist eine geeignete Vorrichtung 1 zum Pressen einer Portion aus Werkstoff 3 wie Glas oder thermoplastischem Kunstharz dargestellt. Faktisch kann die Portion aus jedem Werkstoff bestehen, der sich dielektrisch erhitzen und infolgedessen verformen läßt. Die Vorrichtung 1 enthält zwei Formteile 5 und 7, von denen die statische Form 5 am Boden eines Ofens 9 befestigt und die Form 7 in einer oberen Wand des Ofens angebracht und in Pfeilspitzenrichtung 11 bewegbar ist. Die Vorrichtung enthält weiter eine Mikrowellengenerator 41. Der Ofen 9 schließt einen Resonanzhohlraum 13 ein (Mikrowellenresonator), in dem eine elektrisches Wechselfeld entsprechend einer Mirowellenenergie Pi durch eine Öffnung 15 erzeugt wird. Ein Teil der Mikrowellenenergie wird im Resonanzhohlraum 13 reflektiert und entweicht aus dem Resonanzhohlraum 13 durch die Öffnung 15. Diese reflektierte Energie wird mit Pr bezeichnet. Das im Resonanzhohlraum erzeugten elektrische Feld wird durch eine Öffnung 19 gemessen, um den Resonanzhohlraum 13 auf der Frequenz des Mikrowellengenerators abstimmen zu können. Ein geeigneter Mikrowellengenerator ist beispielsweise eine Magnetronröhre aus einem im Haushalt üblichen Mikrowellenherd. Wenn eine Portion zum ersten Male erhitzt wird, muß die Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums 13 auf die Frequenz des Mikrowellengenerators 41 abgestimmt werden. Dazu wird eine Portion 3 durch eine Eingabeöffnung 21 mit Hilfe eines Greifers, z.B. einer Pinzette, in die Form eingebracht, und darauf wird ein elektrisches Wechselfeld im Resonanzhohlraum 13 erzeugt. Das elektrische Wechselfeld im Resonanzhohlraum 13 wird dann mit einem Signal Pc gemessen und ein Rohr 17 im Resonanzhohlraum 13 hinein und heraus geschoben, bis eine Stellung des Rohres 17 gefunden ist, in der die Amplitude des Signals Pc maximal ist. Der Resonanzhohlraum ist auf die Frequenz des Mikrowellengenerators beim eingestelltem Rohr 17 abgestimmt. Das Rohr 17 besteht aus einem Werkstoff mit niedrigen dielektrischen Verlusten, beispielsweise Aluminiumoxid. Die Portion 3 wird auf eine gewünschte Temperatur im elektrischen Wechselfeld über Dipolverluste erhitzt (siehe: Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 15. Auflage, S. 1236 und 1237). Die Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums 13 ändert sich ständig durch die vorhandene Glasportion 3 im Resonanzhohlraum und die ansteigende Temperatur der Portion. Die Frequenz des elektrischen Wechselfeldes wird periodisch an die sich ändernde Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums 13 angepaßt, um einen optimalen Energieübertrag aufrechtzuerhalten. Dies wird anhand der Fig. 2 näher erläutert. Das elektrische Wechselfeld wird abgeschaltet, wenn die Glasportion 3 die verlangte Temperatur hat. Die Temperatur kann mit einer Infrarottemperaturlehre gemessen werden. Auf andere Weise ist es möglich, eine bestimmte Erhitzungszeit zum Erwärmen der Glasportion empirisch zu bestimmen. Nach dem Abschalten des elektrischen Wechselfeldes wird die Form 7 nach der Form 5 hin geführt. Ein Rand der Form 7 paßt um die Außenseite der Form 5 und gewährleistet die gute Ausrichtung der Form 7 in bezug auf die Form 5. Die Form 7 preßt die Glasportion 3 in die von den gekrümmten Formflächen 25 und 27 bestimmte Form mit einer vorgegebenen Kraft. Es erfolgt jetzt das "Schließform"-Pressen. Das bedeutet, daß das Volumen der Glasportion 3 gleich dem Volumen des zu formenden Produkts ist, und daß die Produktform vom Raum zwischen den Formflächen 25 und 27 und dem Rand 23 bestimmte wird, der ganz mit Glas oder mit Kunstharz ausgefüllt ist. Nach ausreichendem Erkalten wird das geformte Produkt aus dem Resonanz-Raum 13 durch eine Entnahme-Öffnung 29 mit Hilfe eines Greifers entfernt.
  • Zum Beschleunigen des Verfahrens werden die Formen 5 und 7 sowie die Ofenwände in bezug auf die Umgebungstemperatur mit (nicht dargestellten) Heizelementen in den Wänden auf eine bestimmte Anfangstemperatur Tb vorgeheizt, die im wesentlichen gleich der Anfangstemperatur ist, auf die die Glasportion 3 im Resonanzraum 13 gebracht wird. Eine um etwa 10 Grad höhere Temperatur als die Transformationstemperatur des zu formenden Glases oder Kunstharzes wird als die Anfangstemperatur Tb genommen. Dies ist eine Temperatur, bei der die Glasportion 3 immer noch bearbeitet werden kann. Die dielektrische Konstante εr und der Verlustfaktor tanδ von Glas und Kunstharz steigen zusammen mit der Temperatur an. Bei einer höheren Glastemperatur ist dementsprechend weniger Zeit zum Erhöhen der Temperatur der Glasportion 3 um eine Kelvin-Einheit erforderlich als bei Umgebungstemperatur. Die je Einheitsvolumen der Glasportion absorbierte Leistung wird wie folgt geschrieben:
  • PD = 2π.f.ε&sub0;.εr tanδ.E²
  • worin
  • f = die Frequenz in Hz des elektrischen Wechselfeldes,
  • ε&sub0; = die dielektrische Vakuumkonstante,
  • E = die elektrische Feldstärke des elektrischen Wechselfeldes.
  • Zum Erhöhen der absorbierten Leistung PD muß eine höhere Frequenz des elektrischen Wechselfeldes benutzt werden und die elektrische Feldstärke im Bereich der Glasportion 3 muß optimal sein.
  • Die Frequenz im Handel verfügbarer Magnetronröhren liegt im Bereich von 2400 bis 2500 MHz; Wanderfeldröhren führen höhere Frequenzen. Bei Verwendung einer Wanderfeldröhre werden höhere Energieverluste in einer ähnlichen Glasportion bei gleicher Feldstärke im Vergleich zu Magnetronröhren erfahren. Die höchst zulässige elektrische Feldstärke bestimmt die Durchbruchfeldstärke.
  • Der Resonanzhohlraum 13 ist kreiszylindrisch und schwingt in der "TM010-Betriebsart". Die elektrische Feldlinien sind in diesem Fall parallel zur Mittenlinie 31 des Resonanzhohlraums mit dem Höchstwert auf der Mittenlinie 31 des Resonanzhohlraums 13 gerichtet. Die Magnetfeldlinien bilden konzentrische Linien um die Mittenlinie des Resonanzhohlraums 13. Die Formen 5 und 7 und die Glasportion 3 liegen auf der Mittenlinie 31 des Resonanzhohlraums 13.
  • Beispiel: Eine Glaskugel mit einem Durchmesser von 4 mm wird auf eine Temperatur von 450ºC gebracht und in eine Form 5 eingeführt, die auf nahezu der gleichen Temperatur liegt. Die Glasportion 3 wird in 5 Sekunden in einem elektrischen Wechselfeld mit einer Frequenz von 2450 MHz und einer maximalen Feldstärke von 10.000 V/cm auf 640ºC erhitzt. Die Portion 3 wird darauf zu einer biasphärischen Linse geformt. Zum Beschränken der Wärmeübertragung von der Glasportion 3 auf die Formteile auf ein Mindestmaß wurde eine sphärische Anfangsform gewählt, so daß die Anfangskontaktfläche beschränkt wird. Ein Glaskugel läßt sich einfach herstellen und ist daher verhältnismäßig preisgünstig.
  • Das Volumen des zu erhitzenden Glases oder Kunstharzes ist immer dasselbe beim Pressen einer Reihe gleicher Produkte in einer geschlossenen Form, so daß für jede Portion das Erhitzen im wesentlichen auf gleiche Weise erfolgt. Die Genauigkeit diese Volumens bestimmt die Genauigkeit der Produktabmessungen. Auf andere Weise ist es jedoch möglich, ein Werkstoffvolumen zu nehmen, das größer ist als das Volumen des zu pressenden Produkts, und darauf die Formen 5 und 7 bis zu einem vorgegebenen Abstand voneinander zu entfernen. Das Überschußmaterial muß darauf entlang der Rändern der Formen 5 und 7 entfernt werden. Die Linsenform und insbesondere die Genauigkeit der Abmessungen der Linse beim Messen in der Richtung der Mittenlinie 31 wird hier durch die Genauigkeit bestimmt, mit der die Formen 5 und 7 im vorgegebenen Abstand voneinander gebracht und gehalten werden können.
  • In Fig. 2 ist schematisch die vollständige Vorrichtung 1 dargestellt. Der Mikrowellengenerator 41 ist mit einer Hochspannungsspeisung 43 verbunden und erzeugt eine Mikrowellenleistung Pi, die durch ein erstes und ein zweites Tor 53, 46 eines Zirkulators 45 in den Resonanzhohlraum 13 geführt wird. Der Resonanzhohlraum 13 reflektiert einen Anteil Pr der Leistung Pi. Der Zirkulator 45 führt diese reflektierte Leistung in ein drittes Tor 47 des Zirkulators, in dem ein Anteil der Leistung von eine Wasserlast 49 absorbiert und ein anderer Anteil von einem einstellbaren Reflexionselement 51 (Phasenwinkeldreher) in das dritte Tor 53 des Zirkulators 45 hineinreflektiert wird. Diese Leistung detektiert der Mikrowellengenerator 41 als eine Last und die Frequenz des Mikrowellengenerators 41 ändert sich infolgedessen bei einer Phase eines Mikrowellensignals mit der Mikrowellenleistung und wird mit Hilfe des Reflexionselements eingestellt. Die sich ändernde Frequenz des Mikrowellengenerators nähert sich die Resonanzfrequenz des Mikrowellenresonators 13, so daß ein höherer Energieübertrag auf die Portion 3 im Resonanzhohlraum 13 verwirklicht wird. Der Energieübertrag mit Hilfe der Mikrowellensignale erreicht seinen Höchstwert, wenn die Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums (Mikrowellenresonator) gleich der Frequenz des Mikrowellengenerators ist. Die Lage des Reflexionselements 51 ist zum Steuern der Phase des reflektierten Mikrowellensignals mit der Mikrowellenleistung einstellbar, so daß der Einfluß der reflektierten Leistung auf die Frequenz des Mikrowellengenerators einen Höchstwert hat. Die Lage des Reflexionselements wird nur einmal eingestellt. Grobabstimmung der Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums oder des Resonators 13 auf die Frequenz des Mikrowellengenerators 41 erfolgt mit dem Rohr 17. Feinabstimmung der Frequenz des Mikrowellengenerators 41 auf die Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums 13 erfolgt mittels des Reflexionselements 51.
  • In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße andere Vorrichtung zum Pressen einer Glasportion 3 dargestellt. Gleiche Teile wie die in Fig. 1 werden mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Zufuhr und Abgabe der Glasportion erfolgen anders in dieser Vorrichtung 2 im Vergleich zur Vorrichtung 1. Die Form 7 ist am Ofen 9 befestigt, und die Form 5 kann in Pfeilspitzenrichtung 31 verlagert werden. Wenn die Form 5 in der mit einer gestrichelten Linie entlang A-A angegebenen Position befindet, wird die Portion 3 durch die Speiseöffnung 21 hindurch in die Form 5 gebracht. Die Form 5 wird darauf nach der Form 7 hin verlagert, bis die Glasportion 3 sich zwischen den zwei Formen 5 und 7 befindet. Ein elektrisches Wechselfeld wird durch die Öffnung 15 hindurch im Resonanzhohlraum 13 erzeugt, bis eine gewünschte Temperatur erreicht wird. Darauf wird die Portion in die verlangte Form gepreßt, indem die Form 5 weiter nach der Form 7 hin verlagert wird. Beim Pressen kann Leistung auf die Glasportion übertragen werden, indem eine Büchse 33 zum Führen der Form 5 aus einem Material besteht, das für Mikrowellen transparent ist, z.B. Keramikmaterial. Ein federnder Ring gewährleistet, daß es immer einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen der Wand des Resonanzhohlraums 13 und der Form 5 gibt. Dies ist wichtig für den einwandfreien Betrieb des Resonanzhohlraums 13.
  • In Fig. 4 ist noch eine andere erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen einer Glasportion dargestellt. Gleiche Teile wie jene in Fig. 1 werden mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Zufuhr und Abgabe der Glasportionen erfolgt durch eine Öffnung 35 in der Wand des Ofens 9 hindurch. Die Form 7 wird durch ein Rohr 37 aus einem Material mit niedrigen dielektrischen Verlusten, wie z.B. Aluminiumoxid, in den Ofen 9 eingeführt und das Rohr ist um die Form 5 herum angeordnet. Eine einfache Führung der Form 7 wird auf diese Weise verwirklicht.
  • In Fig. 5 ist wieder eine andere erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen der Glasportion 3 dargestellt. Mit denen in Fig. 1 übereinstimmende Teile werden mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Zufuhr und Abgabe der Glasportionen in dieser Vorrichtung erfolgen genau so wie in der Vorrichtung nach Fig. 3. Die Formen 5 und 7 sind in Richtung aufeinander hin und voneinander weg auf der Mittenlinie 61 verlagerbar. Wenn die Form 5 sich in der mit gestrichelten Linien entlang A-A dargestellten Position befindet, kommt die Portion 3 durch die Speiseöffnung 21 in der Form 5 an. Die Form 7 befindet sich dabei in der Ausgangsposition nach Fig. 5. Die Form 5 wird darauf in Richtung der Form 7 hin verlagert, bis die Portion 3 sich zwischen den beiden Formteilen 5 und 7 befindet. Ein elektrisches Wechselfeld wird durch die Öffnung 15 hindurch im Resonanzhohlraum 13 erzeugt, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist. Dann wird das elektrische Wechselfeld abgeschaltet und die Formteile 5 und 7 werden zusammen in Richtung des Pfeiles 71 verlagert. In Höhe der Linie B-B wird der Formteil 5 angehalten, während der Formteil 7 in Richtung des Pfeiles 71 sich weiter verlagert, und die Portion in der verlangten Form gepreßt, wobei die Wände 63 des Ofens als Begrenzung für das zu pressende Produkt in radialer Richtung dienen. Nach dem Preßvorgang werden die beiden Formteile 5 und 7 über eine kurze Strecke in Richtung des Pfeiles 71 verlagert, so daß das Preßprodukt von den Wänden 63 freikommt. Danach bewegt sich der Formteil 7 wieder in die Ausgangsstellung, und der Formteil 5 wird in die mit A-A bezeichnete Position gebracht, in der das Preßprodukt durch die Lieferöffnung entnommen werden kann.

Claims (9)

1. Verfahren zum Pressen von Produkten, mit dem eine Portion (3) in einen in einem Ofen (9) angeordneten ersten Formteil (5) eingegeben, im Ofen auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt, bei der wenigstens ein Teil der Portion eine gewünschte Viskosität hat, und darauf mit Hilfe eines zweiten Formteilus (7) in eine gewünschte Produktform gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Mikrowellenenergie (Pi) im Ofen ein elektrische Feld erzeugt wird, das die Portion (3) dielektrisch erwärmt, wobei die Frequenz eines Mikrowellengenerators (41) zum Erzeugen der Mikrowellenenergie (Pi) der Resonanzfrequenz des Ofens (9) durch Abstimmen dieser Frequenzen beim Erwärmen der Portion entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (Pr) der Mikrowellenenergie (Pi) vom Ofen (9, 13) zurückgestrahlt und dem Mikrowellengenerator (41) über einen Phasenwinkeldreher (51) zugeführt wird, so daß die Frequenz des Mikrowellengenerators hauptsächlich der Resonanzfrequenz des Ofens gleich wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Ofens (9, 13) der Frequenz des Mikrowellengenerators (41) im Ofen mittels Verlagerung eines dielektrischen Elements (17) mit niedrigen dielektrischen Verlusten angeglichen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Portion (3) auf eine Temperatur (Tb) vorgewärmt wird, die höher ist als die Transformationstemperatur des Werkstoffs der Portion (3) vor dem Eingeben der Portion in den Formteil (5).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (5, 7) auf eine Temperatur vorgeheizt werden, die im wesentlichen gleich der Temperatur (Tb) der in den Formteil eingeführten Portion (3) ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Portion (3) auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der wenigstens ein Teil der Portion eine Viskosität zwischen 10&sup8; und 10&sup6; Poise hat.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Erwärmung in einem elektrischen Wechselfeld mit einer Frequenz zwischen 2400 und 2500 MHz erfolgt.
8. Geeignete Vorrichtung (1) zum Durchführen eines Verfahrens zum Pressen von Produkten durch Erhitzung einer Portion (3), wobei die Vorrichtung einen Ofen (9), einen ersten statischen an einem Innenteil des Ofens befestigten Formteil (5), einen zweiten auf einem zusätzlichen Innenteil des Ofens angeordneten Formteil (7), der gegen den ersten statischen Formteil (5) bewegbar ist, ein Mittel (21), mit dem die Portion (3) in den ersten Formteil (5) eingebracht werden kann, ein Mittel zum Kontaktieren des zweiten Formteils (7) mit dem ersten Formteil (5) zur Bildung einer die Portion beim Erhitzen umgebenden Form enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) einen mit dem Ofen (9) gekoppelten Mikrowellenherd (41), wobei der Ofen ein Mikrowellen resonierender Ofen zum Erzeugen eines Mikrowellensignals und eines elektrischen Begleitfeldes und daraus entstehender Mikrowellenenergie (Pi) ist, und ein Teil (Pr) der Mikrowellenenergie (Pi) vom Ofen (9) zum Mikrowellengenerator (41) reflektiert wird, und ein Mittel (17) enthält, das sich zum Abstimmen der Frequenz des Ofens (9) auf die Frequenz des Mikrowellengenerators (41) im Ofen befindet, wenn sich die Portion (3) im Formteil befindet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Zirkulator (45) versehen ist, der mit dem Mikrowellengenerator (41) über ein erstes Tor (53), mit dem Ofen (9) über ein zweites Tor (46) und mit einem Phasenwinkeidreher (51) über ein drittes Tor (47) gekoppelt ist, wobei der Dreher die Phase eines Mikrowellensignals beeinflußt, das vom Ofen zum Mikrowellengenerator reflektiert wird und die Mikrowellenenergie enthält.
DE69220902T 1991-12-09 1992-12-03 Verfahren zum Pressen von Produkten sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens Expired - Fee Related DE69220902T2 (de)

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