DE102004034603A1

DE102004034603A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Glasfaserformstäben

Info

Publication number: DE102004034603A1
Application number: DE200410034603
Authority: DE
Inventors: Thomas Henrich; Gerhard Bernsee; Matthias Ertl; Wolfgang Dr. Gehenn
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-17
Also published as: DE102004034603B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Galsfaserformstäben aus Glasrohlingen, mit einer Presse zum Pressformen der Glasrohlinge, wobei die Presse wenigstens eine Pressform mit Ober- und Unterform sowie Heizmittel aufweist, sowie einen mit dieser Vorrichtung oder nach diesem Verfahren hergestellten Glasfaserformstab. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen Glasfaserformstäbe mit vielfältigen Formen einfach und kostengünstig in hoher Stückzahl herstellbar sind. DOLLAR A Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Oberform und die Unterform vor dem Pressen der Glasrohlinge zunächst in eine Heizstellung verfahrbar sind und dass die Glasrohlinge in der Heizstellung in der Pressform auf eine Presstemperatur aufheizbar sind und dass die gepressten Glasfaserformstäbe nach dem Pressen in der Pressform abkühlbar sind. DOLLAR A Vorteil dabei ist, dass die Press- und Nachbearbeitung in verhältnismäßig kurzer Zeit erfolgen kann und dadurch hohe Stückzahlen an Glasfaserformstäben schnell und mit hoher Qualität herstellbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Glasfaserformstäben aus Glasrohlingen, mit einer Presse zum Pressformen der Glasrohlinge, wobei die Presse wenigstens eine Pressform mit Ober- und Unterform sowie Heizmittel aufweist sowie einen mit dieser Vorrichtung oder nach diesem Verfahren hergestellten Glasfaserformstab.
Glasfaserformstäbe sind allgemein bekannt. Sie werden in der Medizintechnik, unter anderem in Geräten der Dentalmedizin, der Mikrochirurgie und Endoskopie verwendet. Sie werden insbesondere zur Beleuchtung der Operationsgebiete aber auch zur Bildaufnahme beziehungsweise Bildweitergabe von dem Operationsgebiet eingesetzt. Dabei werden hohe Anforderungen an die Lichtübertragungsleistung aber auch an die räumlichen Abmessungen gestellt. So müssen die Geräte an sich klein und ergonomisch sein und somit auch die darin verwendeten Glasfaserformstäbe an die entsprechenden Innenformen der Geräte angepasst sein, welche durch die Außenformen der Geräte und durch die in den Geräten ansonsten aufzunehmenden Bauteile im Wesentlichen vorbestimmt sind.

Aus der Dentalmedizin ist mit der DE 100 24 061 ein zahnärztliches Handstück mit Lichtleiter bekannt, wobei der Lichtleiter aus einem Faserstab besteht, der durch Erhitzen und Strecken der Biegebereiche vor dem Biegen definiert verjüngt worden ist und anschließend nach nochmaligem Erhitzen in den verjüngten Bereichen gebogen wird. Dieses Verfahren ist aufwendig und einer Serienproduktion nicht zugänglich, was mithin hohe Herstellungskosten verursacht. Große Stückzahlen an Glasfaserformstäben lassen sich mit diesem Verfahren außerdem nicht herstellen. Durch die Voranfertigung der Verjüngungen in den Biegebereichen können lediglich einfache Formen realisiert werden, was die Verwendung von derart hergestellten Glasfaserformstäben einschränkt.

Auch in anderen Bereichen der Technik sind Glasfaserformstäbe einsetzbar, wo es auf genaue Übertragung von Licht ankommt. So werden inzwischen Glasfaserformstäbe mit vielfältigen Formen verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es folglich, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen Glasfaserformstäbe mit vielfältigen Formen einfach und kostengünstig in hoher Stückzahl herstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Oberform und die Unterform vor dem Pressen der Glasrohlinge zunächst in eine Heizstellung verfahrbar sind und dass die Glasrohlinge in der Heizstellung in der Pressform auf eine Presstemperatur aufheizbar sind und dass die gepressten Glasfaserformstäbe nach dem Pressen in der Pressform abkühlbar sind.

In vorteilhafter Weise können die stabförmigen Glasrohlinge so bereits in der Pressform auf die erforderliche Presstemperatur gebracht werden. Die Presstemperatur ist abhängig von der Glaszusammensetzung und liegt bei etwa 820°C. Dabei ist vorgesehen, die Ober- und Unterform der Pressform aus hitzebeständigen Metallmaterialien zur Verfügung zu stellen, welche bei den erreichbaren Presstemperaturen formbeständig bleiben und Beschädigungen durch das Pressen vermieden werden. In die Pressflächen der Ober- und Unterform sind die gewünschten Abdrücke der Glasfaserformstäbe eingearbeitet, vorzugsweise eingefräst, wobei die Pressflächen auch die entsprechend zu formenden Konturen des Formstabes mit den gewünschten Biegungen aufweisen.

Zum Pressen des Glasrohlings werden Oberform und Unterform gegeneinander verfahren, wobei eine vorbestimmte Verfahrgeschwindigkeit vorgesehen ist, bis die Ober- und Unterform in Presskontakt sind. Die Temperatur wird dabei und während des weiteren Pressvorganges, zumindest bis die gewünschte Presskraft erreicht ist, konstant gehalten.

Nachdem die gewünschte Presskraft erreicht worden ist, wird die Kühlphase eingeleitet und die fertig gepressten Glasfaserformstäbe werden noch in der Pressform auf etwa 530°C abgekühlt und anschließend verfahren die Ober- und Unterform wieder in die Ausgangslage, in der die Glasfaserformstäbe entnommen und neu Glasrohlinge eingeführt werden können.

Vorteil dieser Vorrichtung ist, dass die Glasfaserformstäbe in einem Pressvorgang schnell und zuverlässig herstellbar sind. Dabei wird durch den nachgeschalteten Abkühlvorgang in der Pressform die Qualität des gepressten Glasfaserformstabs erhöht. Dies wird dadurch erreicht, dass die abgekühlten Glasfaserformstäbe beim Herausnehmen maßhaltig bleiben und die angeformten Winkel nicht mehr veränderbar sind. Darüber hinaus können die Pressformen nach dem Herausnehmen der Glasfaserformstäbe einfach gereinigt werden. Hierdurch kann die Zeit für den Pressvorgang sowie für die Nachbearbeitung der Glasfaserformstäbe erheblich reduziert werden. Des Weiteren bleiben die Glasfaserformstäbe durch eine schnelle Aufheizung und gezielte Abkühlung der Pressformen insgesamt kürzer in den Pressformen, so dass auch die Verweildauer reduziert werden kann. Da die Pressformen schneller wiederbeschickt werden können, ist es mit der erfindungs gemäßen Vorrichtung somit möglich, große Stückzahlen herzustellen, so dass eine wirtschaftlichere Produktion realisierbar ist. Darüber hinaus kann der gesamte Herstellungsprozess im Wesentlichen beobachtet werden, so dass Veränderungen im Prozess schnell erkannt werden können, ohne in den Pressvorgang eingreifen zu müssen. Die Vorrichtung kann nach einem Pressvorgang schnell wieder für den Herstellungsprozess hergerichtet werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass wegen der geringen Temperaturunterschiede zwischen Pressvorgang und Entformvorgang eine längere Standzeit der Pressform gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass die Oberform und/oder die Unterform in Halterungen, vorzugsweise in einer Los-Fest-Lager-Halterung oder in Formenhaltern aus Keramik, in der Presse aufgenommen sind. Die Los-Fest-Lager-Halterung gewährleistet in vorteilhafter Weise, dass bei brennerbetriebenen Heizelementen gegebenenfalls entstehende Wärmedehnung der Formenmaterialien kompensiert werden können.

Bei von Induktionsspulen betriebenen Heizelementen ist erfindungsgemäß eine Formenhalterung aus Keramik vorgesehen, wobei die Pressformen mit einem Bolzen in Pressrichtung arretiert werden kann, wobei der Bolzen mittig in den Formenhalter einführbar und vorzugsweise mit einem Splint befestigbar ist. Die Pressformen werden des Weiteren in Längsrichtung der Formenhalterung senkrecht zur Pressrichtung seitlich so aufgenommen, dass sie im Zustand der Presstemperatur, bei etwa 820°C, passgenau in der Formenhalterungen einsitzen. Dabei ist vorgesehen, dass die Pressformen sich in Längsrichtung frei ausdehnen können, indem die Formenhalterungen nach diesen beiden Seiten offen sind. Hierdurch werden beim Pressen Spannungen in den Formenhalterungen und den Pressformen vermieden, welche zu Beschädigungen oder zur Zerstörung dieser Bauelemente führen könnten. Die Befestigung der Pressform wird damit außerdem vereinfacht, so dass die Einrichtzeit für einen Pressvorgang deutlich verkürzt werden kann.

Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Heizmittel jeweils der Oberform und/oder der Unterform zugeordnet sind und vorzugsweise induktive und/oder gasbetriebene Heizelemente umfassen.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, die Temperatur während des Heizvorganges mit elektrischer Energie bei induktiven Heizelementen beziehungsweise mittels gasbetriebener Brenner zu erzeugen, wobei die Brenner an die speziellen Geometrien der Pressformen angepasst sind. Weitere bekannte Heizsysteme sowie Kombinationen dieser Heizsysteme sind ebenfalls von der Erfindung umfasst.

Um den Aufheizvorgang in der Heizstellung zu beschleunigen, ist vorgesehen, dass die Heizelemente mit der Ober- und Unterform in der Heizstellung einen Heizraum bilden.

Dabei können die Heizelemente der Pressform in der Weise zugeordnet sein, dass beim Zusammenfahren der Oberform gegen die Unterform, beide in der Heizstellung so verharren, dass zwischen der Ober- und Unterform ein Spalt frei bleibt. Der Spalt wird dabei von dem entsprechenden Heizelement von allen Seiten umgeben, so dass die entstehende Wärme beim Aufheizen nicht ohne weiteres entweichen kann.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erreicht, dass die Oberform und/oder die Unterform eine vorzugsweise integrierte, regelbare Kühlvorrichtung aufweisen, vorzugsweise druckluft-, gas- und/oder wasserbetriebene Kühlelemente.

Mit der Kühlvorrichtung ist es möglich den Kühlvorgang nach dem Pressen definiert vorzunehmen und an die Materialien der Glasfaserformstäbe anzupassen. Der Kühlvorgang kann dadurch effizient durchgeführt werden, so dass lange Kühlzeiten nach dem Pressvorgang vermieden werden können.

In vorteilhafter Weise ist weiter vorgesehen, dass die Temperatur der Oberform und/oder der Unterform mittels einer Temperaturregelung, vorzugsweise individuell und/oder programmgesteuert, einstellbar ist. Dadurch ist es möglich die Temperatur der Heiz- und Kühlvorrichtungen während des gesamten Formgebungsvorgangs zu kontrollieren sowie durch Voreinstellungen zu steuern. Mit gezielten Einstellungen der Temperaturen von Ober- und Unterform kann die Geometrie der Glasfaserformstäbe zusätzlich beeinflusst werden.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Bewegungen der Oberform und/oder der Unterform mittels einer Geschwindigkeit- und Kraftsteuerung, vorzugsweise individuell und/oder programmgesteuert, einstellbar sind. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich den gesamten Formgebungsvorgang zusätzlich zur Temperaturregelung kraft-, zeit- und weggesteuert vorzunehmen.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erreicht, dass die Oberform und/oder die Unterform gegeneinander horizontal verschiebbar sind. Dies ermöglicht, dass die Pressmaße durch Verschieben einer Pressformhälfte justierbar sind.

In vorteilhafter Weise ist außerdem vorgesehen, dass die Ober- und/oder Unterform durch Wärmeisolatoren von den Halterungen getrennt in der Presse aufgenommen sind. Somit kann verhindert werden, dass die entstehende Wärme der Pressformen auf die Halterungen übertragen wird und somit Störungen bei der Aufheizung der Pressformen das Pressergebnis an den Glasrohlingen verändern oder das Material der Halterungen durch die Wärme beschädigt wird. Hierzu ist weiter vorgesehen, dass die Halterungen wassergekühlt sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es außerdem, die Einrichtzeiten für verschiedene Pressvorgänge zur Herstellung unterschiedlicher Glasfaserformstäbe zu minimieren, da die Pressformen leicht auszuwechseln sind. Parametereinstellungen können schnell über die Temperatur- und Geschwindigkeitsregelung vorgenommen werden. Die Aufheizung der Pressformen erfolgt schnell und effizient.

Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen von Glasfaserformstäben aus Glasrohlingen mit einer der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen dadurch gelöst, dass die stabförmigen Glasrohlinge zunächst in einen Formbereich der Pressform eingelegt werden, dass anschließend Ober- und/oder Unterform in die Heizstellung verfahren und einen Heizraum bilden, dass die Glasrohlinge in dem Heizraum mittelbar über die Ober- und Unterform auf Presstemperatur aufgeheizt werden und dass die Glasrohlinge nach Erreichen der Presstemperatur in der Pressform in eine vorbestimmte Form gepresst und anschließend in der Pressform abgekühlt werden. Die Glasrohlinge werden in dem Heizraum somit in vorteilhafter Weise indirekt über die Oberbeziehungsweise Unterform aufgeheizt. Somit kann eine hohe Qualität der Glasfaserformstäbe erreicht werden, wodurch Fehler durch Einschlüsse im Glas weitgehend vermieden werden können. Hierdurch sind Glasfaserformstäbe herstellbar, welche geringe Beeinträchtigungen durch Streulicht und eine hohe Lichtleistung aufweisen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Temperatur der Aufheiz-, Press- und Abkühlungsvorgang durch die Temperaturregelung eingestellt und kontrolliert wird und dass der Temperaturunterschied zwischen Presstemperatur und der Temperatur für die Entformung der Glasfaserformstäbe vorzugsweise zwischen 200°C und 400°C liegt.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Pressformen zum Pressen kraftgeregelt gegeneinander verfahren werden. Damit können in vorteilhafter Weise die Parameter des Aufheizvorganges leicht eingestellt und schnell durch die Temperaturregelung verändert werden.

Um große Stückzahlen effizient herstellen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mehrere Glasfaserformstäbe gleichzeitig in einer Ober- und Unterform mit entsprechend ausgebildeten Formflächen gepresst werden.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Glasrohlinge nacheinander verschiedenen Pressformen mit unterschiedlichen Konturen zugeführt werden, in denen jeweils verschiedene Formen an den Glasrohlingen angeformt werden. Somit kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass den Glasfaserformstäben individuelle Konturen beziehungsweise Biegungen angeformt werden können.

In vorteilhaftrer Weise kann die Qualität der Glasfaserformstäbe dadurch erhöht werden, dass die Glasrohlinge vor dem Einlegen in die Pressformen mit einem Beschichtungsmittel beschichtet werden. Mit dem Beschichtungsmittel wird gewährleistet, dass die Fläche des Glasrohlings, welche während des Pressvorganges verändert wird, von der Pressform beabstandet bleibt. Als Beschichtungsmittel ist dabei ein Gemisch vorgesehen, welches während des Pressvorganges über die Flächenänderung mitarbeitet. Erforderlich ist dabei, dass bei der Flächenänderung Beschichtungsmittel auch in die Flächenbereiche des Glasfaserformstabes gelangt, welche durch den Pressvorgang neu erzeugt werden. Durch die Verwendung eines derartigen Beschichtungsmittels wird erreicht, dass der Pressvorgang weiter effizienter gestaltet wird, da die fertig geformten Glasfaserformstäbe in den Pressformen nicht anhaften und somit leichter entformt werden können. Darüber hinaus werden Verunreinigungen der Pressformen reduziert.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die geformten Glasfaserformstäbe nach dem Pressen aus den Pressformen entnommen und gereinigt werden.

Nach dem Reinigen ist weiter vorgesehen, dass die geformten Glasfaserformstäbe auf Materialfehler geprüft werden, vorzugsweise durch Sichtprüfung von Einschlüssen, Verunreinigungen oder Oberflächenfehlern mittels Kaltlicht, mittels mikroskopischer Analytik und/oder mittels automatisierter statistischer Prozesskontrolle.

Die Sichtprüfung mittels Kaltlichverfahren oder mikroskopischer Analytik erfolgt in der Regel durch geschultes Personal, wobei die optischen Eigenschaften der fertig gestellten Glasfaserformstäbe gewertet werden. Bei der automatisierten statistischen Prozesskontrolle wird mittels Bildaufnahme- und Bildauswertungsverfahren ermittelt, welche Abmessungen die gefertigten Glasfaserformstäbe haben und in wie weit Abweichungen vom Normmaß vorhanden sind. Aus diesen Informationen können Veränderungen der Press qualität schnell erfasst und entsprechend frühzeitig Korrektureinstellungen vorgenommen werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich Glasfaserformstäbe wirtschaftlich in großer Stückzahl herzustellen, so dass eine Vielzahl kostengünstiger und qualitativ hochwertiger Glasfaserformstäbe zur Verfügung gestellt werden kann. Das Verfahren kann sowohl halbautomatische als auch vollautomatisch realisiert werden. Darüber hinaus können hohe geometrische Anforderungen beim Formpressen verwirklicht werden.

Schließlich wird die Aufgabe mit einem Glasfaserformstab, welcher nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise mit einer der erfindungsgemäßen Vorrichtungen hergestellt wurde, dadurch gelöst, dass der Glasrohling aus einem oder mehreren gezogenen Glasstäben und/oder Glasfasern besteht, welche vorzugsweise Kern-, Mantel- und Hüllglas umfassen. Derartige Glasfaserformstäbe zeichnen sich durch verbesserte chemische und mechanische Beständigkeit aus. Sie sind Autoklavier- und Spülmaschinenfest und weisen darüber hinaus verbesserte optische Eigenschaften auf. Von Vorteil ist dabei, dass die erfindungsgemäßen Glasfaserformstäbe mit einem effizienten automatisierten Pressverfahren herstellbar sind und den hohen Anforderungen für medizinische Gerätschaften genügen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von vorne;
2 einen Längsschnitt durch miteinander korrespondierende Pressformen;
3 einen Querschnitt durch Pressformen gemäß 2 im Schnitt I-I;
4a Pressformen im geschlossenen Zustand;
4b eine Draufsicht auf ein Pressprofil einer Pressform gemäß 4a;
4c einen Querschnitt durch eine Pressformen gemäß 4a im Schnitt II-II.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Herstellen von Glasfaserformstäben aus Glasrohlingen in Draufsicht von vom dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Presse 2 zum Pressformen der Glasrohlinge. Die Presse 2 weist wenigstens eine Pressform 3 mit Ober- und Unterform 4, 5 sowie Heizmittel 6 auf. Die Presse 2 ist seitlich in Führungsmitteln 7 geführt, wobei die Führungsmittel 7 eine Bewegung der Ober- bzw. Unterform 4, 5 in Pressrichtung zulassen.
Die Presse weist des Weiteren Formenhalter 8 auf, in denen die Ober- bzw. Unterform 4, 5 befestigt sind. Ein Formenhalter 8 ist dabei an einem in den Führungsmitteln 7 bewegbaren oberen Teil 9 der Presse 2 befestigt und nimmt die Oberform 4 auf. Ein zweiter Formenhalter 8 ist mit dem unteren Teil 10 der Presse 2 befestigt und nimmt die Unterform 5 auf.
Der untere Teil 10 der Presse 2 ist in dem Ausführungsbeispiel in Pressrichtung ortsfest dargestellt. Von der Erfindung sind jedoch auch Ausführungen umfasst, bei denen der untere Teil 10 der Presse mit der Unterform 5 in Pressrichtung gegen die Oberform 4 bewegbar ist.
Damit die Unterform 5 optimal auf die Lage der Oberform 4 einstellbar ist, ist der Formenhalter 8 des unteren Teils 10 der Presse 2 fest auf einem in einer orthogonal zur Pressrichtung liegenden Ebene bewegbaren Schlitten 11 angeordnet. Der Schlitten 11 weist dabei zwei senkrecht zueinander und zum unteren Teil 10 der Presse 2 senkrecht zueinander bewegbare Backen 12, 13 auf.
Die Heizmittel 6 sind als Induktionsspulen 14 ausgebildet, welche den Pressformen 4, 5 zugeordnet sind. Die Induktionsspulen 14 sind im Ausführungsbeispiel um die in Pressrichtung ortsfeste Unterform 5 angeordnet, dass die Rohlinge ohne weiteres in die Unterform 5 einlegbar sind, wenn die Oberform 4 ganz nach oben gefahren ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Induktionsspulen 14 dabei der Oberform 4 und der Unterform 5 in der Weise zugeordnet sind, dass bei eingelegten, im Wesentlichen geraden Rohlingen der Glasfaserformstäbe, die Oberform 4 soweit in Richtung der Unterform 5 verfahrbar ist, dass sie die Rohlinge gerade noch nicht berührt. Die Ober- und Unterform 4, 5 befinden sich dann in der Heizstellung.
Dabei ist weiter vorgesehen, dass der in dieser Heizstellung der Pressformen 4, 5 verbleibende Spalt zwischen Ober- und Unterform 4, 5 vollständig von den Induktionsspulen 14 abgedeckt wird. Somit bilden die Pressformen 4, 5 mit den Induktionsspulen 14 einen thermisch weitgehend homogenen Heizraum 15.
Sobald die Oberform 4 und die Unterform 5 vor dem Pressen der Glasrohlinge in die Heizstellung verfahren worden sind, werden die Glasrohlinge in den Pressformen 4, 5 von den Induktionsspulen 14 mittelbar auf eine Presstemperatur von etwa 800-830°C aufgeheizt.
Ist die Presstemperatur erreicht, fahren die Pressformen 4, 5 weiter zusammen, bis sie mit einer voreingestellten Presskraft aneinander anliegen. Die Pressformen werden dabei zum Pressen kraftgeregelt gegeneinander verfahren. Die Glasfaserformstäbe werden so zwischen den Pressformen 4, 5 entsprechend der Pressprofile geformt. Anschließend wird die Presstemperatur gesenkt, wobei die Pressformen 4, 5 von nicht in der Zeichnung dargestellten Kühlmitteln abgekühlt werden. Als Kühlmittel kommt insbesondere Pressluft in Betracht, welche um die Pressformen 4, 5 und gegebenenfalls durch die Induktionsspulen 14 in den Heizraum 15 geblasen werden kann, wobei die Pressformen auf etwa 520-570°C abgekühlt werden. Nachdem die Pressformen abgekühlt sind, werden sie wieder auseinander gefahren und die Glasfaserformstäbe können aus der Unterform 5 entnommen werden.
Die Temperatur der Oberform 4 beziehungsweise der Unterform 5 werden mittels einer nicht in der Figur dargestellten elektronischen Temperaturregelung, vorzugsweise individuell beziehungsweise programmgesteuert eingestellt.
Die Formenhalter 8 sind vorzugsweise aus keramischen Material hergestellt und werden mittels einer integrierten Wasserkühlung zusätzlich gekühlt, wobei die Kühlung auch während des Aufheizens und Pressens erfolgen kann. Dabei ist vorgesehen, dass die Pressformen 4, 5 von den Halterungen 8 thermisch isoliert sind. Dies wird erfindungsgemäß durch entsprechende Wärmeisolatoren erreicht, welche in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt sind.
Nachdem die Glasfaserformstäbe aus der Unterform 5 entnommen worden sind, werden sie gereinigt werden. Anschließend werden die geformten und gereinigten Glasfaserformstäbe auf Materialfehler geprüft. Dazu ist erfindungsgemäß zum einen eine Sichtprüfung vorgesehen, bei der Einschlüsse, Verunreinigungen oder Oberflächenfehler mittels Kaltlicht festgestellt werden können. Des Weiteren ist vorgesehen, die Glasfaserformstäbe einer mikroskopischen Analytik beziehungsweise einer automatisierten statistischen Prozesskontrolle zu unterziehen. Dabei werden die Oberflächen visuell beziehungsweise foto- oder videooptisch erfasst, wobei Oberflächenfehler oder Maßabweichungen festgestellt werden können.
In 2 ist eine Pressform 3 mit Oberform 4 und korrespondierender Unterform 5 dargestellt. Die Ober- und Unterform 4 5 weisen Befestigungsmittel 16 auf. Die Befestigungsmittel 16 umfassen einen Bolzen 17 mit Stiften 18, welche senkrecht zur Bolzenachse in die Bolzen 17 seitlich durch die Formenhalter 8 einsteckbar sind. Der Bolzen 17 ist dabei an der Ober- bzw. Unterform 4, 5 fest angebracht.
Von Vorteil dabei ist, dass die Pressformen 3 schnell durch herausziehen der Stifte 18 aus dem Formenhalter 8 entfernt werden können, so dass die Presse 1 schnell für einen Pressvorgang eingerichtet werden kann.
Die Formenhalter 8 weisen in zur Aufnahme der Pressformen 3 eine Aufnahmenut 19 in Längsrichtung der Formenhalter 8 auf. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Pressformen 3 beim Aufheizen in Längsrichtung der Formenhalter 8 frei ausdehnen können und in Querrichtung der Formenhalter 8 bei Presstemperatur passgenau in der Aufnahmenut 19 einsitzen. Die Befestigungsmittel 16 sowie die Aufnahmenut 19 ist in 3 nochmals im Querschitt durch Formenhalter 8 und Pressformen 3 für einen Zustand gezeigt, bei dem die Pressformen 3 sich in Heizstellung befinden und Presstemperatur aufweisen. Der mit der jeweiligen Pressform 3 fest verbundene Bolzen 17 ist in einer Bohrung 20 in dem zugeordneten Formenhalter 8 aufgenommen und durch einen Stift 18 arretiert. Die Pressform 3 ist somit am Formenhalter 8 in Pressrichtung fest angeordnet.
In 3 und 4 sind die Pressformen 3 mit Pressprofilen 21 gezeigt, welche Formenflächen 22 für drei gleichzeitig in der Ober- und Unterform 4, 5 pressbaren Glasfaserformstäbe aufweisen. Somit kann in vorteilhafter Weise die Stückzahl pro Pressvorgang erhöht werden.
4 zeigt die Pressformen 3 im Zustand beim Pressen der Glasfaserformstäbe 23, wobei 4a einen Längsschnitt durch die Pressformen 3 mit eingelegtem Glasfaserformstab 23 darstellt. Die Pressformen 3 weisen eine vorbestimmte Kontur der Formenflächen 22 auf, welche entsprechend der herzustellenden Form der Glassfaserformstäbe 23 ausgebildet ist. 4b zeigt das Pressprofil 21 in Draufsicht von oben. Mit der gezeigten Pressform 3 sind drei Glasfaserformstäbe 23 gleichzeitig pressbar. 4c zeigt einen Schnitt senkrecht zur Längsrichtung der Pressform 3, wobei die Ober- und Unterform 4, 5 Pressprofil 21 für drei Glasfaserformstäbe 23 mit derselben Grundform aufweisen. Von der Erfindung sind auch Pressformen 3 mit Pressprofil 21 für Glasfaserformstäbe 23 mit unterschiedlichen Grundformen umfasst, wobei die entsprechenden Formenflächen 22 entsprechend unterschiedliche Ausformungen aufweisen.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Glasfaserformstäbe werden dabei vorzugsweise aus Glasrohlingen gepresst, welche aus einem oder mehreren gezogenen Glasstäben beziehungs weise Glasfasern bestehen. Die Glasstäbe beziehungsweise Glasfasern sind dazu vorzugsweise aus Kern-, Mantel- und Hüllglas gezogen.

1: Vorrichtung zum Herstellen von Glasfaserformstäben
2: Presse
3: Pressform
4: Oberform
5: Unterform
6: Heizmittel
7: Führungsmittel
8: Halterung/Formenhalter
9: oberer Teil der Presse
10: unterer Teil der Presse
11: Schlitten
12: Backe
13: Backe
14: Induktionsspule
15: Heizraum
16: Befestigungsmittel
17: Bolzen
18: Stift
19: Aufnahmenut
20: Bohrung
21: Pressprofil
22: Formenfläche
23: Glasfaserformstab

Claims

Vorrichtung (1) zum Herstellen von Glasfaserformstäben (23) aus Glasrohlingen, mit einer Presse (2) zum Pressformen der Glasrohlinge, wobei die Presse (2) wenigstens eine Pressform (3) mit Ober- und Unterform (4, 5) sowie Heizmittel (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberform (4) und die Unterform (5) vor dem Pressen der Glasrohlinge zunächst in eine Heizstellung verfahrbar sind und dass die Glasrohlinge in der Heizstellung in der Pressform (3) auf eine Presstemperatur aufheizbar sind und dass die gepressten Glasfaserformstäbe (23) nach dem Pressen in der Pressform (3) abkühlbar sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberform (4) und/oder die Unterform (5) in Halterungen (8), vorzugsweise in einer Los-Fest-Lager-Halterung oder in Formenhaltern aus Keramik, in der Presse (2) aufgenommen sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel (6) jeweils der Oberform (4) und/oder der Unterform (5) zugeordnet sind und vorzugsweise induktive und/oder gasbetriebene Heizelemente umfassen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente mit der Ober- und Unterform (4, 5) in der Heizstellung einen Heizraum (15) bilden.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberform (4) und/oder die Unterform (5) eine vorzugsweise integrierte, regelbare Kühlvorrichtung aufweisen, vorzugsweise druckluft-, gas- und/oder wasserbetriebene Kühlelemente.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Oberform (4) und/oder der Unterform (5) mittels einer Temperaturregelung, vorzugsweise individuell und/oder programmgesteuert, einstellbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen der Oberform (4) und/oder der Unterform (5) mittels einer Geschwindigkeit- und Kraftsteuerung, vorzugsweise individuell und/oder programmgesteuert, einstellbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberform (4) und/oder die Unterform (5) gegeneinander horizontal verschiebbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ober- und/oder Unterform (4, 5) durch Wärmeisolatoren von den Halterungen (8) getrennt in der Presse (2) aufgenommen sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (8) wassergekühlt sind.
Verfahren zum Herstellen von Glasfaserformstäben (23) aus Glasrohlingen mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Glasrohlinge zunächst in einen Formbereich der Pressform (2) eingelegt werden, dass anschließend Ober- und/oder Unterform (4, 5) in die Heizstellung verfahren und einen Heizraum (15) bilden, dass die Glasrohlinge in dem Heizraum (15) mittelbar über die Ober- und Unterform (4, 5) auf Presstemperatur aufgeheizt werden und dass die Glasrohlinge nach Erreichen der Presstemperatur in der Pressform (2) in eine vorbestimmte Form gepresst und anschließend in der Pressform (2) abgekühlt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Aufheiz-, Press- und Abkühlungsvorgang durch die Temperaturregelung eingestellt und kontrolliert wird und dass der Temperaturunterschied zwischen Presstemperatur und der Temperatur für die Entformung der Glasfaserformstäbe (23) vorzugsweise zwischen 200°C und 400°C liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressformen (2) zum Pressen kraftgeregelt gegeneinander verfahren werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Glasfaserformstäbe (23) gleichzeitig in einer Ober- und Unterform (4, 5) mit entsprechend ausgebildeten Formflächen gepresst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasrohlinge nacheinander verschiedenen Pressformen (2) mit unterschiedlichen Konturen zugeführt werden, in denen jeweils verschiedene Formen an den Glasrohlingen angeformt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasrohlinge vor dem Einlegen in die Pressformen (2) mit einem Beschichtungsmittel beschichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die geformten Glasfaserformstäbe (23) nach dem Pressen aus den Pressformen (2) entnommen und gereinigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die geformten Glasfaserformstäbe (23) auf Materialfehler geprüft werden, vorzugsweise durch Sichtprüfung von Einschlüssen, Verunreinigungen oder Oberflächenfehlern mittels Kaltlicht, mittels mikroskopischer Analytik und/oder mittels automatisierter statistischer Prozesskontrolle.
Glasfaserformstab (23) hergestellt mit einer Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 bis 10 und/oder nach einem Verfahren nach Anspruch 11 bis 18, aus einem Glasrohling, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasrohling aus einem oder mehreren gezogenen Glasstäben und/oder Glasfasern besteht, welche vorzugsweise Kern-, Mantel- und Hüllglas umfassen.