DE102011004176A1 - Method for vacuum-tight joining of glass panes for production of vacuum insulation glass for use in building, involves heating material passed through glass panes, and locating heated jet outlet of energy beam in vacuum space - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zum vakuumdichten Fügen von Glasscheiben in deren Randbereich zur Herstellung von Vakuum-Isolier-Glas.The invention generally relates to a method and a device for vacuum-tight joining of glass panes in their edge region for the production of vacuum-insulated glass.
Für Verglasungen von Gebäuden werden derzeit Doppel- und Dreifachverglasungen verwendet, mit einem Scheibenzwischenraum im Bereich von 5 bis 10 mm, mit Luft oder Edelgas als Isolierschicht zwischen den Scheiben und mit Wärmeschutzschichten auf den Glasoberflächen. Eine weitere Form der Verglasung im Hinblick auf deutlich erhöhte Wärmedämmwerte besteht darin, den Scheibenzwischenraum anstelle Edelgasfüllung auf einen Druck kleiner 10–3 mbar zu evakuieren. Diese Form der Verglasung wird allgemein als Vakuum-Isolierglas (VIG) bezeichnet.Double glazing and triple glazing are currently used for glazing of buildings, with a gap between 5 and 10 mm, with air or inert gas as an insulating layer between the panes and with heat protection layers on the glass surfaces. Another form of glazing in terms of significantly increased thermal insulation values is to evacuate the space between the panes instead of inert gas filling to a pressure of less than 10 -3 mbar. This form of glazing is commonly referred to as Vacuum Insulating Glass (VIG).
Ein Vakuum-Isolierglas umfasst zwei Glasscheiben, die in ihrem Randbereich umlaufend miteinander vakuumdicht verbunden sind. Zwischen beiden Glasscheiben besteht ein Zwischenraum im Bereich von üblicherweise 0,5 bis 1,2 mm. Dieser ist zur Verringerung der Wärmekonvektion auf den oben genannten Druckbereich evakuiert. Zur Herstellung der Verbindung werden zwei Glasscheiben übereinander und durch Abstandshalter voneinander beabstandet positioniert und in deren Randbereich entlang einer Verbindungslinie umlaufend miteinander verbunden.. Zur Verminderung der Wärmeabstrahlung können eine oder beide Glasscheiben spezielle Funktionsschichten oder Schichtsysteme, z. B. IR-reflektierende oder Low-E-Schichtsysteme aufweisen.A vacuum insulating glass comprises two glass panes, which are peripherally connected to each other in a vacuum-tight manner in their edge area. Between the two glass panes there is a gap in the range of usually 0.5 to 1.2 mm. This is evacuated to reduce the heat convection to the above pressure range. To produce the compound, two glass panes are positioned one above the other and spaced apart from one another by spacers and peripherally connected to one another along their edge region along a connecting line. To reduce the heat radiation, one or both glass panes can be provided with special functional layers or layer systems, e.g. B. IR-reflective or low-E-layer systems.
Aufgrund des Vakuums im Scheibenzwischenraum ist es erforderlich, diesen durch Abstandshalter zu stabilisieren, die über die gesamte Fläche verteilt zwischen den Scheiben angeordnet sind. Diese sind üblicherweise kugel- oder zylinderförmig und meist aus Metall oder Glaszylindern, um einerseits die mechanische Belastbarkeit zu gewährleisten, andererseits auch hinreichend klein gestaltet werden können, um die thermischen Eigenschaften des Verbundsystems nicht relevant verschlechtern und gleichzeitig aus einem bestimmten Abstand auch optisch nicht mehr wahrgenommen werden zu können.Due to the vacuum in the space between the panes, it is necessary to stabilize them by spacers distributed over the entire area between the panes. These are usually spherical or cylindrical and usually made of metal or glass cylinders, on the one hand to ensure the mechanical strength, on the other hand can be made sufficiently small, not to deteriorate the thermal properties of the composite system relevant and at the same time no longer perceived optically from a certain distance to be able to.
Die kritische Komponente von Vakuum-Isolierglas ist die vakuumdichte Abdichtung des Verbundes der beiden Glasscheiben in ihrem Randbereich. Diese muss zum einen mechanischen Belastungen widerstehen, die z. B. aufgrund des Eigengewichts und unterschiedlicher thermischer Ausdehnung der beiden Scheiben an sich und der verbindenden Komponenten auftreten können. Bekannt ist der Verbund von zwei Glasscheiben über ein streifenförmiges, metallisches Randprofil, welches mit beiden Glasscheiben verbunden ist. Die Glas-Metall-Verbindung erfolgt durch Ultraschall-Schweißen, Löten mit Glas- oder Metalllot oder Klebeverfahren in einem ein- oder zweistufigen Verfahren (
Die Evakuierung des Scheibenzwischenraumes erfolgt derzeit entweder nach dem Verbund der beiden Glasscheiben über Saugstutzen im Sichtbereich der Scheibe, der ebenso nachteilig ist wie die lange Evakuierungszeit pro Scheibe. Alternativ werden seit einiger Zeit Versuche unternommen, das Verschweißen der Randprofile mit den Scheiben in einer Druckkammer unter Vakuum vorzunehmen (BINE Informationsdienst des FIZ Karlsruhe „projektinfo 01/08”, ISSN 0937-8367). Dieses Verfahren erfordert viele aufeinanderfolgende Arbeitsschritte, die aufwändig und fehleranfällig sind und deren Qualität unter Vakuum nicht einzeln geprüft werden kann. Zudem ist die Bereitstellung der Scheiben, der Abstandshalter und der passgenauen Metallrahmen sowie deren präzise Handhabung und Positionierung unter Vakuum notwendig. Aufgrund des aufwändigen Verfahrens erweist es sich insbesondere für die üblichen Scheibengrößen von ein bis einigen Metern Kantenlänge als schwierig, kostenaufwändig und schwer reproduzierbar.The evacuation of the space between the panes is currently done either after the composite of the two panes of glass via suction in the field of view of the disc, which is just as disadvantageous as the long evacuation time per disc. Alternatively, attempts have been made for some time to make the welding of the edge profiles with the discs in a pressure chamber under vacuum (BINE Information Service of the FIZ Karlsruhe "Projektinfo 01/08", ISSN 0937-8367). This process requires many sequential operations which are laborious and error-prone and whose quality can not be individually tested under vacuum. In addition, the provision of the discs, spacers and accurately fitting metal frame and their precise handling and positioning under vacuum is necessary. Due to the complex process, it proves to be difficult, costly and difficult to reproduce especially for the usual disk sizes of one to a few meters edge length.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zum vakuumdichten Fügen von Glasscheiben in deren Randbereich zur Herstellung von Vakuum-Isolier-Glas anzugeben, mit dem auch für große Scheibenabmessungen, für große Stückzahlen und zudem kostengünstiger als mit den bekannten Verfahren ein dauerhaft vakuumdichter Verbund der Glasscheiben herstellbar ist.The invention is therefore an object of the invention to provide a method and apparatus for vacuum-tight joining of glass panes in the edge region for the production of vacuum insulating glass, with the even for large disc dimensions, for large numbers and also more cost-effective than with the known methods a durable Vacuum-tight composite of glass sheets can be produced.
Es wird ein Verfahren angegeben, mit welchem die Herstellung der Verbindung zwischen den miteinander zu verbindenden zwei oder mehr Glasscheiben, die zuvor zueinander positioniert sind, in nur einem Verfahrensschritt erfolgt, der alle miteinander zu verbindenden Glasscheiben gleichzeitig behandelt. Als Behandeln wird dabei in Abhängigkeit vom verwendeten Verfahren die Erwärmung der Glasscheiben, der Glasscheibenoberfläche und/oder von Verbindungsmitteln unterschiedlicher Art verstanden.The invention relates to a method with which the production of the connection between the two or more glass panes to be joined together, which are previously positioned relative to one another, takes place in only one method step, which simultaneously treats all glass panes to be joined together. Depending on the method used, the treatment is understood as meaning the heating of the glass panes, the glass pane surface and / or of connecting means of different types.
Mittels zumindest eines auslenkbaren Energiestrahls wird der Randbereich der zu verbindenden Glasscheiben entlang der herzustellenden Verbindungslinie überstrichen und dabei zumindest abschnittsweise auf die erforderliche Temperatur erhitzt, so dass zumindest eine der beiden Glasscheiben im Randbereich oder ein Verbindungsmittel verflüssigt wird oder zumindest die thermischen Bedingungen für eine stoffschlüssige Verbindung erreicht werden. Erfindungsgemäß erfolgt das Verbinden unter Vakuum, wobei sich auch der Strahlaustritt des Energiestrahls direkt im Vakuum befindet.By means of at least one deflectable energy beam is the edge region of the glass sheets to be joined along the produced Crossed connecting line and thereby at least partially heated to the required temperature, so that at least one of the two glass panes in the edge region or a connecting means is liquefied or at least the thermal conditions for a cohesive connection can be achieved. According to the invention, the connection takes place under vacuum, wherein the jet outlet of the energy beam is located directly in a vacuum.
Auf diese Weise kann nach der Positionierung der Glasscheiben, die gegebenenfalls auch die Positionierung von Zusatzwerkstoffen umfasst, in nur einem Verfahrensschritt und damit unter ungebrochenem Vakuum die Verbindung der Glasscheiben erfolgen.In this way, after the positioning of the glass panes, which optionally also includes the positioning of additional materials, the connection of the glass panes can take place in only one method step and thus under unbroken vacuum.
Für eine solche Verfahrensweise ist es vorteilhaft, wenn entsprechend besonderer Ausgestaltungen die Verbindung der Glasscheiben durch Schweißen oder alternativ durch Löten unter Verwendung eines zwischen den Scheiben positionierten Lots erfolgt. Beide Verfahren erzielen innerhalb des Vakuums eine stoffschlüssige Verbindung Glas-Glas, Glas-Zusatzwerkstoff-Glas oder Glas-Lot-Glas durch zumindest abschnittsweise und zumindest oberflächliche Erwärmung der aneinandergrenzenden Materialien innerhalb des Verfahrensschritts.For such a procedure, it is advantageous if, according to particular embodiments, the connection of the glass sheets by welding or alternatively by soldering using a solder positioned between the discs takes place. Both methods achieve within the vacuum a cohesive connection glass-glass, glass filler glass or glass solder glass by at least partially and at least superficial heating of the adjacent materials within the process step.
In der nachfolgenden Beschreibung ist unter Schweißen die stoffschlüssige Verbindung der Glasscheiben mit und ohne Zusatzwerkstoffe durch lokal auf den Randbereich begrenztes Erhitzen des Glases bis zum vollständigen oder oberflächigen Verflüssigen in diesem Bereich und das Verbinden beim Erkalten und Verfestigen des Glaswerkstoffs zu verstehen. Als Zusatzwerkstoff ist dabei z. B. ein Zwischenelement zu verstehen, das in die zumindest oberflächlich angeschmolzene Glasscheibe einsinkt und auf diese Weise die stoffschlüssige, vakuumdichte Verbindung herstellt.In the following description, the cohesive bonding of the glass panes with and without additional materials by locally limited to the edge region heating of the glass to the complete or superficial liquefaction in this area and the bonding on cooling and solidification of the glass material to understand by welding. As a filler material is z. B. to understand an intermediate element that sinks into the at least superficially melted glass and in this way produces the cohesive, vacuum-tight connection.
Im Unterschied dazu wird beim Löten zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung ein zwischen den Glasscheiben entlang der Verbindungslinie angeordnetes Lot soweit erhitzt, dass es in die flüssige Phase übergeht oder oberflächlich in den Glaswerkstoff diffundiert (Diffusionslöten). Der Glaswerkstoff selbst muss hierbei nicht die Schmelztemperatur erreichen. Als Lot kommen solche Materialien infrage, die sich mit dem Glas verbinden und die dabei vorzugsweise eine geringere Schmelztemperatur als das Glas aufweisen.In contrast, when soldering to produce the integral connection, a solder arranged between the glass panes along the connecting line is heated to the extent that it passes into the liquid phase or diffuses superficially into the glass material (diffusion soldering). The glass material itself does not have to reach the melting temperature. As solder such materials come into question, which connect to the glass and which preferably have a lower melting temperature than the glass.
Das nachfolgend im Detail erläuterte Verfahren ermöglicht es durch eine gut dosierbare und sehr schnelle Aufheizung eines sehr kleinen Randbereiches auf einer großen Länge entlang der Verbindungslinie, die Scheibentemperatur insgesamt niedrig genug zu halten, z. B. um die Funktionsschichten auf den Glasscheiben außerhalb des Randbereiches nicht zu schädigen. Dabei macht man sich die Eigenschaft des schnell auslenkbaren und dosierbaren Energiestrahls zu Nutze, in einen genau definierten Bereich gleichmäßig große Energiemengen in die Oberfläche der Glasscheibe bzw. in das Glaslot einzutragen.The method explained in detail below makes it possible to keep the pane temperature as a whole low enough, for example, by heating a very small edge area over a large length along the connecting line in a manner that can be metered and very quickly. B. in order not to damage the functional layers on the glass panes outside the edge region. In doing so, one makes use of the property of the rapidly deflectable and meterable energy beam to enter uniformly large amounts of energy into the surface of the glass pane or into the glass solder in a precisely defined area.
Begünstigend wirkt sich der Umstand aus, dass Glas eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweist, und damit eine schichtschädigende Erwärmung außerhalb des Randbereiches bei entsprechend kurzer Erwärmungszeit vermieden werden kann. Dies wird verstärkt, wenn mehr als ein Energiestrahl gleichzeitig eine große Länge der zu verbindenden Glaskanten aufheizt.Favorable effect of the fact that glass has a poor thermal conductivity, and thus a layer damaging heating outside the edge area can be avoided with a correspondingly short heating time. This is enhanced when more than one energy beam at the same time heats a large length of the glass edges to be joined.
Auch die mechanischen Belastungen der Scheiben infolge thermischer Spannungen in der Scheibe können durch den lokal scharf begrenzbaren Energieeintrag und sehr schnelle, kurzzeitige Erwärmung deutlich reduziert werden.Also, the mechanical loads of the discs due to thermal stresses in the disc can be significantly reduced by the locally sharply limited energy input and very fast, short-term heating.
Die Verwendung von Schweiß- oder Lötverfahren ermöglichen es, dass außer den vakuumdicht zu verkapselnden Scheiben und den im Sichtbereich notwendigen Abstandshaltern keine weiteren mechanischen Teile zur Verbindung benötigt werden. Damit sind neben der Verminderung des Arbeits-, Material- und Kostenaufwandes zum einen die Anfälligkeit des vakuumdichten Verbundes reduzierbar und zum anderen die gestalterischen Einbaumöglichkeiten zu verbessern. Insbesondere sind durch Wegfall des vorkonfektionierten Metallrahmens und die steuerbare Ablenkbarkeit des Energiestrahls die zu verbindenden Formatgrößen und -formen frei wählbar.The use of welding or soldering methods make it possible, apart from the disks to be vacuum-sealed and the spacers necessary in the viewing area, that no further mechanical parts are required for connection. Thus, in addition to the reduction of labor, material and cost on the one hand the susceptibility of the vacuum-tight composite can be reduced and on the other to improve the creative installation options. In particular, by omitting the prefabricated metal frame and the controllable deflectability of the energy beam, the format sizes and shapes to be connected are freely selectable.
Eine Vorrichtung, die zur Ausführung des Verfahrens geeignet ist, umfasst zumindest eine Vakuumkammer, in welcher die zu verbindenden und durch Abstandshalter voneinander beabstandet positionierten Glasscheiben gehalten werden. Sie umfasst weiter in der Vakuumkammer zumindest eine Vorrichtung zur Erzeugung des oder aber der Strahlaustritt eines Energiestrahls, beides nachfolgend als Strahlvorrichtung bezeichnet. Diese ist so angeordnet, dass der Energiestrahl direkt auf den gesamten Randbereich ausrichtbar und daran entlang auslenkbar ist und infolge dessen das Glasscheibenpaar in seinem Randbereich entlang einer Verbindungslinie bis zur Herstellung der Verbindung gemäß obiger Beschreibung der verwendeten Verbindungsverfahren erhitzbar ist.A device suitable for carrying out the method comprises at least one vacuum chamber in which the glass panes to be connected and spaced apart from one another by spacers are held. It further comprises in the vacuum chamber at least one device for generating the or the jet exit of an energy beam, both hereinafter referred to as a jet device. This is arranged so that the energy beam can be aligned and deflected directly over the entire edge region and as a result the pair of glass sheets can be heated in its edge region along a connecting line until the connection is established as described above for the bonding methods used.
Als direkte Ausrichtung auf den Randbereich des Glasscheibenpaares ist dabei zu verstehen, dass der Strahl direkt in der Kammer austritt und keine streuenden oder absorbierenden Fenster der Vakuumkammer durchdringen muss. Diese Anordnung von Strahlvorrichtung und Glasscheiben innerhalb einer Vakuumkammer ermöglicht den oben beschriebenen hohen, lokal gut begrenzbaren und variabel auslenkbaren Energieeintrag in den Randbereich der Glasscheiben.As a direct orientation to the edge region of the pair of glass sheets is to be understood that the beam exits directly into the chamber and must penetrate any scattering or absorbing windows of the vacuum chamber. This arrangement of blasting device and glass panes within a vacuum chamber allows the above-described high, locally well-limited and variable deflectable energy input into the edge region of the glass panes.
Als Energiestrahl kommt entsprechend verschiedener Ausführungsformen des Verfahren und der Vorrichtung ein Laserstrahl oder Elektronenstrahl in Betracht. Beide sind in der ausreichenden Geschwindigkeit auslenkbar und weisen die erforderlich hohe Energiedichte im Auftreffpunkt des Strahls, dem Spot, in einer variabel einstellbaren Lage im Randbereich verschiedener Scheibenformate auf. Zudem unterstützt die Fokussierbarkeit und Defokussierbarkeit beider Energiestrahlen die Variabilität des Spots.As an energy beam is according to various embodiments of the method and apparatus, a laser beam or electron beam into consideration. Both are deflectable at sufficient speed and have the required high energy density at the point of impact of the beam, the spot, in a variably adjustable position in the edge region of various disc formats. In addition, the focusability and defocusability of both energy beams supports the variability of the spot.
Eine Elektronenstrahlkanone als Quelle des Elektronenstrahls bietet zudem den Vorteil dass sie innerhalb der Vakuumkammer angeordnet werden kann und die für den Scheibenverbund notwendigen Drücke < 10–3 mbar auch den Arbeitsbedingungen des Elektronenstrahls entsprechen. Vorteilhaft für den Elektronenstrahl sind weiterhin die Erzielbarkeit sehr hoher Energiedichten mit definierten sehr geringen Eindringtiefen und die extrem schnelle Ablenkbarkeit ohne mechanisch bewegte Teile..An electron beam gun as a source of the electron beam also has the advantage that it can be arranged within the vacuum chamber and the pressures required for the disk assembly <10-3 mbar also correspond to the working conditions of the electron beam. Furthermore, the achievability of very high energy densities with defined very low penetration depths and the extremely fast deflectability without mechanically moving parts are advantageous for the electron beam.
Eine Laserstrahl-Vorrichtung kann innerhalb, bevorzugt auch außerhalb der Vakuumkammer angeordnet werden, wobei dann die Übertragung in die Kammer mit einem Lichtleiter erfolgen kann, so dass die Strahlvorrichtung in diesem Fall der Austritt des Lichtleiters in der Vakuumkammer ist.A laser beam device can be arranged inside, preferably also outside the vacuum chamber, in which case the transmission into the chamber can take place with a light guide, so that the beam device in this case is the exit of the light guide in the vacuum chamber.
Aufgrund der Anordnung der Strahlvorrichtung innerhalb der Vakuumkammer ist auch die Ausrichtung des Energiestrahls sehr variabel vorzunehmen. So ist der Strahl von oben, von der Seite oder auch mit einem Winkel zwischen diesen beiden Richtungen auf den Randbereich ausrichtbar. Für das Löten, bei dem nur das Schmelzen des Lots erforderlich ist, ist so auch eine Ausrichtung des Energiestrahls in den Scheibenzwischenraum direkt auf das Lot möglich. Die Nutzbarkeit der Strahlvorrichtung im Vakuum ermöglicht ebenfalls die Einbringung mehrerer Strahlquellen an verschiedenen Positionen, um synchron verschiedene Randbereiche der zu fügenden Scheiben bzw. des Lotes aufheizen zu können.Due to the arrangement of the jet device within the vacuum chamber and the orientation of the energy beam is very variable make. Thus, the beam from above, from the side or at an angle between these two directions on the edge region can be aligned. For soldering, in which only the melting of the solder is required, as an alignment of the energy beam in the space between the panes directly on the solder is possible. The usability of the jet device in vacuum also allows the introduction of multiple beam sources at different positions in order to heat synchronously different edge regions of the discs to be joined or the solder.
Aufgrund der schnellen Ablenkbarkeit, der Fokussierbarkeit bzw. Defokussierbarkeit und/oder dem parallelen Betrieb mehrerer Strahlvorrichtungen ist es entsprechend weiterer Ausgestaltungen des Verfahrens möglich alternativ den Randbereich in einem lokalen Spot zu erhitzen, welcher durch Auslenkung des Energiestrahls entlang der Verbindungslinie der Glasscheiben geführt wird, oder den Randbereich entlang der gesamten Verbindungslinie mittels zumindest eines ausreichend schnell ausgelenkten Energiestrahls gleichzeitig zu erhitzen. In erstem Fall wird der Rand einer oder beider Scheiben oder das Lot im Bereich des Spots lokal aufgeschmolzen und verbunden und dieser Vorgang entlang der Verbindungslinie über die gesamte Scheibenkannte fortgesetzt. Im zweiten Fall erfolgen das Aufschmelzen und damit das Fügen entlang der gesamten Verbindungslinie gleichzeitig.Due to the rapid deflectability, the focusability or defocus and / or the parallel operation of multiple blasting devices, it is possible according to further embodiments of the method alternatively to heat the edge region in a local spot, which is guided by deflection of the energy beam along the line connecting the glass panes, or to simultaneously heat the edge area along the entire connecting line by means of at least one sufficiently rapidly deflected energy beam. In the first case, the edge of one or both disks or the solder in the area of the spot is locally melted and connected and this process continues along the connecting line over the entire disk shape. In the second case, the melting and thus the joining take place along the entire connecting line at the same time.
Die beschriebenen Eigenschaften des Energiestrahls gestattet es des Weiteren, dass das Erhitzen und Fügen während einer gleichzeitig dazu ablaufenden Bewegung der zueinander positionierten und in dieser Relativposition verbleibenden, d. h. simultan bewegten Glasscheiben erfolgt. Solch eine Bewegung kann z. B. zur Unterstützung der Auslenkung des Energiestrahls oder bei der Ausführung des Verfahrens im kontinuierlichen Durchlaufverfahren sinnvoll sein.The described properties of the energy beam further allows the heating and joining to be carried out during a simultaneous movement of the mutually positioned and remaining in this relative position, that is to say the heating of the energy beam. H. simultaneously moving glass panes takes place. Such a movement can z. B. be useful to support the deflection of the energy beam or in the execution of the process in a continuous flow process.
Die Ablenkung des zumindest einen Energiestrahls und der Positionierung dessen Austritts direkt im Vakuum ermöglichen zudem große Freiheitsgrade hinsichtlich der zu fügenden Scheibenformate und hinsichtlich der Lage und Form der Verbindungslinie. Das Verfahren ermöglicht das Fügen variabler Scheibenformate und Scheibenkonturen in einer kompakten Vorrichtung und ist unempfindlicher gegenüber Positionsabweichungen der zu fügenden Glasscheiben.The deflection of the at least one energy beam and the positioning of its exit directly in vacuum also allow great freedom in terms of the disc formats to be joined and in terms of the position and shape of the connecting line. The method enables the joining of variable disc formats and disc contours in a compact device and is less sensitive to positional deviations of the glass sheets to be joined.
Zur Unterstützung des Verfahrens insbesondere auch für variable Scheibenformate, für die Temperaturregelung und auch für die Ausführung bei bewegten Substraten kann eine Positionsmessung des Randbereichs der Glasscheiben erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuerung der Energiedichte und/oder der Auslenkung des Energiestrahls aufgrund Positions- und Temperaturmessung vorgenommen werden. Zu diesem Zweck umfasst die Vorrichtung in der Vakuumkammer oder auch außerhalb davon geeignete Sensoren.In order to support the method, in particular also for variable pane formats, for the temperature control and also for the execution with moving substrates, a position measurement of the edge region of the glass panes can take place. Alternatively or additionally, the control of the energy density and / or the deflection of the energy beam due to position and temperature measurement can be made. For this purpose, the device in the vacuum chamber or outside thereof includes suitable sensors.
Diese Messungen können beispielsweise durch ein Kamerasystem ausgeführt werden. Mit diesem Kamerasystem ist es möglich, auf optischem Weg die Lage und Temperatur der zu fügenden Scheibenkanten zu erkennen und daraus die Energiedichte und Position des Energiestrahl automatisch steuern zu können, um unabhängig von Lage- und Scheibenformat und Scheibenkontur das Fügen durchführen zu können.These measurements can be carried out, for example, by a camera system. With this camera system, it is possible to optically detect the position and temperature of the disk edges to be joined and to be able to automatically control the energy density and position of the energy beam in order to be able to perform the joining independently of the position and pane format and the wheel contour.
Alternativ kann bei Verwendung einer Elektronenstrahlvorrichtung auch das bekannte Verfahren mittels Rückstreuelektronenbild zur Positionsbestimmung verwendet werden. Hierbei wird jenes Bild zur Positionsbestimmung verwendet, welches durch Elektronen erzeugt und im Rückstreubereich aufnehmbar ist, die von der Elektronenstrahlvorrichtung auf die Glasscheiben geschossen und von diesen zurück gestreut wurden. Ein derart aufgenommenes Rückstreuelektronenbild ist charakteristisch für die jeweilige Position der Glasscheiben.Alternatively, when using an electron beam device, the known method can be used by means of backscattered electron image for position determination. In this case, that image is used for position determination, which is generated by electrons and is receivable in the backscatter area, which shot from the electron beam device on the glass panes and of these were scattered back. Such a recorded backscatter electron image is characteristic of the respective position of the glass sheets.
Die beschriebenen Eigenschaften und Optionen des Verfahrens gestatten des Weiteren dessen Ausführung im Durchlaufprinzip in einer entsprechend konfigurierten Durchlaufanlage, durch welche die Scheiben mittels einer Transportvorrichtung transportiert werden. Dabei erfolgt das Erhitzen des Randbereichs bei stillstehenden oder bewegten, zueinander positionierten Scheiben. Aufgrund der Auslenkbarkeit der Energiestrahlen ist die Ausführung des Verfahrens für beide Varianten möglich. Die Bewegung an sich und auch die Bewegungsform sind zumindest dann unerheblich, wenn eine Strahlführung erfolgt, die durch Positionsmessungen oder Kameraführung unterstützt wird.The described properties and options of the method further allow its execution in the continuous flow principle in a suitably configured continuous system, through which the discs are transported by means of a transport device. In this case, the heating of the edge region is carried out at stationary or moving, mutually positioned discs. Due to the deflectability of the energy beams, the execution of the method for both variants is possible. The movement itself and also the form of movement are at least insignificant, if a beam guidance takes place, which is supported by position measurements or camera guidance.
Eine Durchlaufanlage ist grundsätzlich dadurch charakterisiert, dass eingangs der Anlage die Bestückung mit den zu verarbeitenden Komponenten, hier zumindest den Glasscheiben, erfolgt, diese mittels des genannten Transportsystems durch die Anlage hindurch transportiert und dabei in verschiedenen aufeinander folgenden Stationen bearbeitet werden. Im vorliegenden Fall erfolgt der Transport durch zumindest eine Vakuumkammer, in der das Fügen der Glasscheiben wie oben beschrieben unter Vakuum erfolgt. Ergänzend sind weitere Schritte möglich, wie z. B. die passgenaue Positionierung der Scheiben übereinander mit einem Abstand zueinander oder der Positionierung eines Lots entlang der Verbindungslinie, wobei der Abstand entweder durch die zuvor platzierten oder hergestellten Abstandshalter oder durch ein aufgelegtes Lot bestimmt wird.A continuous-flow system is basically characterized in that at the beginning of the system the components are equipped with the components to be processed, in this case at least the glass panes, these are transported through the system by means of said transport system and are processed in different successive stations. In the present case, the transport takes place through at least one vacuum chamber, in which the joining of the glass sheets takes place under vacuum as described above. In addition, further steps are possible, such. B. the accurate positioning of the discs one above the other with a distance from each other or the positioning of a solder along the connecting line, wherein the distance is determined either by the previously placed or manufactured spacers or by an applied Lot.
Eine dazu verwendbare Vorrichtung umfasst in einer Vakuumkammer Mittel zum Positionieren der zu verbindenden Glasscheiben zueinander und/oder zum Positionieren eines Lots zwischen den Glasscheiben in deren Randbereich.A device usable for this purpose comprises in a vacuum chamber means for positioning the glass sheets to be joined to one another and / or for positioning a solder between the glass sheets in their edge region.
Die beschriebenen und weitere Arbeiten können in Abhängigkeit von den Arbeiten an sich, von den Scheibengrößen oder weiteren Prozessparametern in einer oder auch in mehreren, aufeinander folgenden Kammern oder Vakuumkammern der Durchlaufanlage ausgeführt werden. Z. B. können die Scheiben in einer separaten, dem Fügen vorgelagerten Kammer vorbehandelt oder gereinigt werden.The described and further work can be carried out as a function of the work itself, of the disk sizes or other process parameters in one or even in several, successive chambers or vacuum chambers of the continuous system. For example, the wafers may be pretreated or cleaned in a separate chamber upstream of the joining.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt inThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawing shows in
Die Vorrichtung zum vakuumdichten Fügen von Glasscheiben gemäß
Der Strahlaustritt
Das kann wie oben beschrieben sukzessive mittels eines geführten Spots oder für die gesamte Verbindungslinie
Das Verfahren ist am Beispiel der Verwendung eines Elektronenstrahls dargelegt. Die gleichen Aussagen treffen auch für die Verwendung eines Laserstrahls zu, wobei die Strahlvorrichtung als Austritt eines oder mehrerer Lichtwellenleiter ausgebildet ist. Die Lichtwellenleiter können auch in bevorzugten Formationen angeordnet sein, die dem Randprofil der Glasscheiben in besonderem Maße angepasst sind. Z. B. können sie kammartig angeordnet werden.The method is exemplified by the use of an electron beam. The same statements apply to the use of a laser beam, wherein the jet device as Outlet of one or more optical fibers is formed. The optical waveguides can also be arranged in preferred formations which are adapted to the edge profile of the glass panes to a particular extent. For example, they can be arranged like a comb.
Der mit der Vorrichtung gemäß
Das Lot
Innerhalb eines Arbeitsbereiches
Alternativ kann die Bewegung der Glasscheiben
Im Ausführungsbeispiel gemäß
Eine Ausgestaltung des Verfahrens zum vakuumdichten Fügen von zwei Glasscheiben in einer Durchlaufanlage kann entsprechend der obigen Darlegungen folgendermaßen ablaufen.An embodiment of the method for the vacuum-tight joining of two glass panes in a continuous-flow system can proceed in the following manner in accordance with the above statements.
Zunächst werden die beschichteten bzw. unbeschichteten Glasscheiben
Für das Fügen der Glasscheiben
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Strahlvorrichtungray device
- 22
- Strahlaustrittbeam exit
- 33
- Energiestrahlenergy beam
- 55
- Glasscheibepane
- 66
- Randbereichborder area
- 77
- Verbindungslinieconnecting line
- 99
- Zwischenraumgap
- 1111
- Abstandshalterspacer
- 1313
- Zwischenelementintermediate element
- 1515
- Lotsolder
- 2020
- DurchlaufanlageContinuous Flow System
- 2121
- Vakuumkammervacuum chamber
- 2222
- Gehäusecasing
- 2323
- Transportrichtungtransport direction
- 2525
- ArbeitsbereichWorkspace
- 2727
- Auslenkbereichdeflection range
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202010007081 [0005] DE 202010007081 [0005]
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Citations (3)
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| US4683154A (en) * | 1985-08-19 | 1987-07-28 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Laser sealed vacuum insulation window |
| DE19936863A1 (en) * | 1999-08-05 | 2001-02-15 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Manufacturing process for a gas discharge lamp |
| DE202010007081U1 (en) | 2010-05-21 | 2010-08-26 | Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. | Device for producing a gas-tight ultrasonic solder joint |
-
2011
- 2011-02-15 DE DE102011004176A patent/DE102011004176A1/en not_active Withdrawn
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Schneider_BINEProjektInfo 0108_ISSN_0937-8367 * |
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