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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines hohlen Glaskörpers
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Glaskörpers,
wie beispielsweise eine Kathodenstrahlrohrhülle, bei dem eine Charge geschmolzenen
Glases auf den übergangsabschnitt einer Form, welcher ein rohrförmiges unteres Ende
und sich nach oben erweiternde Wände verbindet, gelegt wird, worauf dann das rohrförmige
Ende und der übergangsabschnitt durch Eindrücken eines Preßstempels in die geschmolzene
Glascharge in die endgültige Gestalt gepreßt wird.
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Nach einem bekannten Verfahren wird eine Charge von geschmolzenem
Glas in den unteren Scheitelbereich einer Schleudergußform eingebracht, die dann
mit hoher Drehzahl angetrieben wird, um das Glas nach außen und aufwärts entlang
der Formwandung in Fluß zu bringen, wobei während der Drehung der Form ein Preßstempel
in die plastische Glasmasse gedrückt wird, die sich im unteren Scheitelbereich der
Form befindet. Auf diese Weise wird bei sich drehender Form ein Glasabschnitt gebildet,
der kreisförmigen Querschnitt aufweist und der den unteren Scheitelbereich der herzustellenden
Kathodenstrahlröhre ergibt.
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Dieses bekannte Verfahren ist insofern mit Nachteilen behaftet, als
sich an der übergangsstelle zwischen dem unteren, rohrförmigen Ende und den sich
anschließenden, divergierenden oberen Wänden der Röhre häufig Lufteinschlüsse bilden.
Durch letztere ist bei dem hier beschriebenen Verfahren der Anteil an Ausschuß recht
erheblich. Es kommt fernerhin der Umstand hinzu, daß oftmals Kathodenstrahlröhren
gefordert werden, die im Scheitelbereich einen nichtkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren
zu schaffen, mit dessen Hilfe die zu Ausschuß führenden Lufteinschlüsse verhindert
werden, und wobei überdies gewährleistet ist, daß der Scheitelbereich der anzufertigenden
Röhren jeden beliebigen Querschnitt aufweisen kann. Zum Lösen dieser Aufgabe ist
zunächst vorgesehen, daß beim Eindrücken des Preßstempels in die geschmolzene Glascharge
etwaige sich zwischen der Glascharge und dem Preßstempel in der Zone des übergangsabschnittes
befindliche Lufteinschlüsse zur Atmosphäre hin abgeführt werden.
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Dieses ebenso einfache wie einen überraschenden Erfolg zeitigende
Verfahren zeichnet sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch aus, daß
am Umfang des Übergangsabschnittes verteilte Stellen über das Innere des Preßstempels
zur Atmosphäre entlüftet werden. Es kann indes auch vorgesehen sein, daß am Umfang
des übergangsabschnittes verteilte Stellen entlang dem Äußeren des Preßstempels
zur Atmosphäre über der Berührungszone des Preßstempels an der Glascharge entlüftet
werden.
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Während nach dem bekannten Verfahren der Preßstempel in die sich deckende
Form hineingedrückt wird, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der Preßstempel
zwar auch in die sich im unteren Bereich der Form befindliche, geschmolzene Glasmasse
hineingedrückt wird, indessen bei stillstehender Form. Erst nachdem dieser so gebildete
Röhrenabschnitt erstarrt ist, wird die Form in Drehung versetzt, um den verbleibenden,
noch nicht erstarrten oberen Anteil der Glascharge über die oberen Formwände zu
verbreiten. Auf diese Weise ist es möglich, den unteren Röhrenabschnitt anstatt
kreisrund auch mit einer anderen Formgebung versehen zu können.
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Der Preßstempel zum Ausüben des Verfahrens nach der Erfindung weist
zum Formen der mittleren Innenfläche des Glaskörpers in bekannter Weise ein unteres
rohrförmiges Ende auf, das einteilig in sich nach oben,erweiternde, etwa pyramidenstumpfförmige
Wände übergeht. Von einem solchen bekannten Preßstempel ausgehend, zeichnet sich
derjenige nach der Erfindung dadurch aus, daß an der zwischen dem rohrförmigen Ende
und den pyramidenstumpfförmigen Wänden gelegenen übergangsstelle mehrere am Umfang
verteilte, mit der Atmosphäre verbundene Entlüftungsöffnungen vorgesehen sind.
Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung,
die mehrere Ausführungsbeispiele zum Inhalt hat. Es zeigt F i g. 1 eine Stirnansicht
mit einer Formbeschikkungsanlage, F i g. 2 eine Teilansicht in vergrößertem Maßstab
mit in Arbeitsstellung befindlichem Preßstempel, F i g. 3 einen Längsschnitt durch
die Form in vergrößertem Maßstab, F i g. 4 eine perspektivische Ansicht auf die
Form, F i g. 5 eine Teilansicht auf den unteren Bereich der Form im Längsschnitt,
F i g. 6 eine Draufsicht auf den Preßstempel von unten, F i g. 7 eine Seitenansicht
auf den Preßstempel in abgewandelter Ausführungsform, F i g. 8 eine Draufsicht auf
den Preßstempel in einer weiteren Ausführungsform.
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Obgleich nachfolgend nur von der Herstellung hohler Glasgegenstände
wie Trichterkörper von Kathodenstrahlbildröhrenkolben die Rede ist, so ist doch
klar ersichtlich, daß die Erfindung ebenso anwendbar ist für die Herstellung vieler
anderer Arten hohler Gegenstände mit kegelstumpfförmigen, abgewandelten kegelstumpfförmigen
oder pyramidenstumpfförmigen Umrissen. Außerdem dient die hier verwendete Terminologie
sowie die Ausdrucksweise lediglich zur Beschreibung und nicht zur Begrenzung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In F i g. 1 ist eine Beschickungsanlage 10 mit einer oben angeordneten
Beschickungsöffnung 12 dargestellt, durch welche die Chargen 13 aus geschmolzenem
Glas nach unten in die darunter angeordneten, oben offenen Formen 14 abgegeben werden.
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Mehrere solcher Formen 14 sind mit gleichmäßigem Abstand auf einem
besonderen Ständer 15 angeordnet, der auf einem umlaufenden Drehtisch 16 angeordnet
ist. Die verschiedenen Stationen des Drehtisches sind vorgesehen, um bei den in
den Formen 14 gebildeten Gegenständen nacheinander die verschiedenen Vorgänge durchführen
zu können. Diese Arbeitsgänge erstrecken sich beispielsweise auf ein anfängliches
Beschicken der jeweiligen Form 14
mit der Charge 13, Schleudergießen der teilweise
vorgeformten Charge, Ausstoß- und Kühlvorgänge u. dgl. In Anbetracht dessen, daß-
die Erfindung ausschließlich auf die Herstellung der vorgenannten Gegenstände gerichtet
ist, wird nur eine mit dem Bezugszeichen F versehene, auf dem Drehtisch 16 angeordnete
Station ausführlich beschrieben.
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Der Drehtisch 16 wird vorzugsweise im Uhrzeigersinn durch einen nicht
dargestellten Antrieb um einen mittleren Stützpfosten angetrieben. Jede der einzelnen
Formen 14 kann durch einen z. B. mit Strömungsmitteldruck arbeitenden Antriebsmechanismus,
beispielsweise einen unterhalb des Drehtisches 16 an der Station F angeordneten
Strömungsmittelmotor um ihre senkrechte Achse gedreht werden.
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Die in den F i g. 1 und 2 schematisch dargestellte Vorrichtung besitzt
einen Preßstempe120, der auf einer Traverse 21 horizontal verschiebbar gelagert
ist. Wie in F i g. 1 gezeigt, befindet sich der Preßstempel 20 während der Beschickung
der Form 14 mit einer Charge 13 seitlich der Beschickungsöffnung 12. Die Charge
13 gelangt durch die hohl ausgebildete Traverse 21 in die jeweilige Form 14. Der
Preßstempel 20, der auf einem Schlitten 22 angeordnet ist, wird durch z. B. einen
Druckluftzylinder 23 in den Bereich der Form 14 gebracht, so daß er
mit der senkrechten Umlaufachse der Form 14 ausgerichtet ist. Die in Querrichtung
verlaufende Bewegung des Preßstempels 2 wird durch eine Schiene 24, die auf dem
unteren Rand der hohlen Traverse 21 angeordnet ist, geführt. Der Preßstempel 20
wird sodann durch Abwärtsbewegung der Traverse 21 nach unten bewegt, um nur einen
mittleren Teil der Charge 13 zwischen dem Preßstempe120 und den Innenwandflächen
der Form 14 in ihrem Scheitelbereich durch Pressen zu verformen. Die in Ständern
26 geführte Traverse 21 wird durch die gleichzeitige Tätigkeit von z. B. zwei Druckluftzylindern
25 abgesenkt. Der Preßstempe120 und die Traverse 21 sowie die Form 14 sind in F
i g. 2 in Preßstellung dargestellt.
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In F i g. 3 wird in vergrößertem Maßstab eine Form 14 gezeigt, die
trichterähnlich ausgebildet ist und einen hohlen Hauptteil 17 und einen kurzen
rohrförmigen Schaft 18 aufweist, der in eine senkrechte Welle 19 übergeht, die antreibbar
ist. Die Welle 19 ist vorzugsweise mit einer hydraulischen Kupplung (nicht dargestellt)
kuppelbar, die mit einem Motor in Verbindung steht.
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Der Preßstempel 20 ist im Bereich der Form 14 so angeordnet, daß er
sich - wie oben beschrieben -in den offenen Formhohlraum hinein- und aus ihm herausbewegen
kann. Zu diesem Zweck ist der Preßstempel 20 auf einer starren, senkrechten Welle
27 angeordnet, die in einem Gehäuse 28, das durch den Schlitten 22 festgehalten
wird, drehbar gelagert ist. Die F i g. 3, 4 und 5 zeigen einen Preßstempel, bestehend
aus einem kurzen, rohrförmigen Ende 30, das an einen kegelstumpfförmigen Abschnitt
31, welcher der Formgebung des unteren Scheitelbereiches der Form entsprechend ausgebildet
ist, aasgeformt ist und sich in diesen kegelstumpfförmigen Abschnitt 31 hinein nach
oben erstreckt. Letzterer hat entweder eine genaue kreisförmige Querschnittsform
oder wahlweise eine grundsätzlich kreisförmige Gestalt mit mehreren auf Abstand
gehaltenen, radial und .auf denn Umfang angeordneten Vorsprüngen 32, die sich vom
unteren Bereich der kegelstumpfförmigen Oberflächen nach außen erstrecken. Diese
Vorsprünge 32 werden bei der Verformung der mittleren .Oberseiten der Glascharge
13 a insofern wirksam, als sich ein rechteckiges Muster von nach oben gerichteten
und auf dem Umfang auf Abstand gehaltenen radialen Nuten oder Vertiefungen ergibt.
Der Preßstempel 20 hat im wesentlichen pyramidenstumpfförmige Wände 33 oberhalb
der kegelstumpfförmigen Flächen 31, die in Verbindung mit den Wänden 33 dem Zweck
dienen, eine Verteilung der Charge vorzunehmen, sobald die Flächen 31 und Wände
33 während des Pressens mit einem oberen Abschnitt der Charge 13a in Berührung kommen.
Der untere Rand der pyramidenstumpfförmigen Wände 33 geht glatt in den oberen Rand
der kegelstumpfförmigen Oberflächen 31 über und erstreckt sich von dort nach oben
und nach außen.
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Die pyramidenstumpfförmigen Wände 33 des in F i g. 4 gezeigten Preßstempels
20 weisen einen Verteilungsrand zum Bilden eines fließfähigen, noch verarbeitbaren
Oberteiles der Charge 13 bzw. 13 a zu einem rechteckigen Muster auf. Dieses Oberteil
wird gleichzeitig beim Formen des unteren Teiles der Charge gebildet, wobei das
Oberteil in einen starren, nicht fließfähigen Zustand übergeht. Der Verteilungsrand
besitzt
ein allgemein rechteckiges Muster von auf Abstand gehaltenen, konkaven Ausnehmungen
34, die innerhalb der im wesentlichen abgeflachten Seiten des Stempels in dessen
Mitte angeordnet sind, wobei diese Seiten entsprechenden, mit ihnen fluchtenden
Seiten des oberen, rechteckigen Endes der Form 14 zugewendet sind. Es sind also
sowohl die zylindrischen Preßformabschnitte als auch die kegelstumpfförmigen Abschnitte
des Preßstempels 20, die zum Pressen des Scheitelbereiches des Gegenstandes benötigt
werden, wie auch der Verteilungsrandabschnitt desselben vorzugsweise hohl ausgebildet,
um die Oberflächentemperatur des Stempels steuern zu können, wobei indes das Abkühlen.
der noch zu verarbeitenden Charge weitgehend verhindert werden soll.
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Das große offene Ende des trichterförmigen Hauptteiles 17 hat eine
rechteckige Form mit einem Wandteil 17 a, dem sich nach oben gerichtete Wände 37
anschließen. Die Wandteile 17 a des Hauptteiles und die Wände 37 dienen gemeinsam
der Zurückhaltung des oberen Abschnittes des Glases während des Schleuderns zur
Bildung einer zusammenhängenden Abfallschicht und verhindern eine unbeabsichtigte
Abgabe irgendeines Teiles dieser Glasbeschickung aus der Form 14 während des Rotierens
derselben.
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Wie in einem älteren Vorschlag bereits erläutert, kommt zum Einstellen
der Form in die richtige Winkellage mit Bezug auf den Preßstempe120 eine Feststellvorrichtung
(nicht gezeigt) zur Anwendung. Der Stempel wird dann zur Zusammenwirkung mit der
Form 14 ausgerichtet, wobei die Diagonalen sowohl des Formhohlraumes als auch des
kegelstumpf-und pyramidenstumpfförmigen Verteilungsrandabschnittes des Stempels
im wesentlichen senkrecht miteinander ausgerichtet sind, wie es im vorhergehenden
umrissen ist. Um nun zu verhindern, daß es beim Bilden des mittleren Abschnittes
zu einer mit in ihrem unteren Bereich hohlen, allgemein kegelstumpfförmig ausgebildeten
Form kommt und die eingangs erwähnten Lufttaschen zwischen dem zu verformenden geschmolzenen
Glas und den Formflächen des Stempels entstehen, ist in den kegelstumpfförmigen
Oberflächen des Stempels zu dessen Belüftung wenigstens eine Entlüftungsöffnung
40 vorgesehen. Wie in den F i g. 3 bis 6 gezeigt, werden bei einem Stempel 20 vorzugsweise
zwei kleine Entlüftungsöffnungen 40 in Form kleiner Schlitze vorgesehen, die sich
durch die Stempelseitenwände jeweils zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen 32 hindurcherstrecken.
Die Entlüftungsöffnungen 40 gestatten es dem Glas, während des Preßformvorganges
in jede einzelne Öffnung nur über eine ganz geringe Entfernung einzudringen, bevor
es sich verfestigt, so daß es die darin eingefangene Luft heraustreibt und einen
Bereich in der Form eines Sektors zwischen den benachbarten Vorsprüngen 32 füllen
kann. Die Öffnungen haben gleiche, geringe Durchmesser in der Größenordnung von
einigen tausendstel Zentimetern, so daß die Oberflächenform des Glases an diesen
Öffnungen nur durch ganz geringe Erhöhungen gekennzeichnet ist, die in dem fertigen
Erzeugnis fast nicht wahrnehmbar sind.
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In einer wahlweisen Anordnung nach F i g. 7 sind die kegelstumpfförmigen
Abschnitte 31 mit mehreren flachen, in Längsrichtung verlaufenden Entlüftungsöffnungen
41 versehen, die das Belüften der Fläche zwischen den zylindrischen und kegelstumpfförmigen
Oberflächen des Stempels erleichtern. Die Nuten bewirken die Bildung leicht angehobener,
geradlinig verlaufender Erhebungen an der Oberfläche des Glasgegenstandes, die eine
Höhe von einigen tausendstel Zentimetern haben. Die geradlinigen Erhöhungen oder
angehobenen Linien sind nur so klein, daß die Oberflächen des Glaskörpers nicht
ungünstig beeinflußt werden. Die Entlüftungsöffnungen 41, die in den kegelstumpfförmigen
Abschnitten 31 vorhanden sind, werden in F i g. 8 in Draufsicht gezeigt.
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Entweder die Anzahl der Entlüftungsöffnungen 40 oder die Reihe der
sich radial erstreckenden Entlüftungsöffnungen 41 ist an dem kleinen Ende der kegelstumpfförmigen
Abschnitte 31 verwendbar, um die Bildung des Glases an diesen Flächen mit genau'
abgemessenen Seitenwanddicken zu gestatten, die frei von Fehlern sind. Die Oberflächen-
oder Seitenwandcharakteristik des Erzeugnisses wird durch die Belüftungsöffnungen,
die in den Preßformoberflächen des Stempels gebildet sind, nicht nachteilig beeinflußt.
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Zusammenfassend besteht das Verfahren gemäß der Erfindung darin, daß
die Charge 13 an geschmolzenem Glas in der hohlen Form 14 in deren Bodenscheitelbereich
abgesetzt wird, während die Form stillsteht oder sich mit sehr geringer Geschwindigkeit
dreht (F i g. 1). Während des kurzen Zeitraumes, während dessen sich die Beschickung
in den Formscheitelbereich absetzt, werden der Preßstempel 20 und die Form 14 in
die richtige axiale und Winkelstellung zueinander gebracht. Dies wird durch eine
Beschickung der Form gemäß der obigen Beschreibung und anschließende Seitwärtsbewegung
des Stempels oberhalb der Form erreicht, so daß sich der Stempel axial mit der Form
ausrichtet und die gleiche Winkelstellung einnimmt.
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Der Stempel 20 wird durch die zwei Druckluftzylinder 25 nach unten
bewegt, die die Traverse 21 absenken, um einen örtlich begrenzten Mittelbereich
der Charge 13 durch Preßformen entweder in eine kreisförmige oder nichtkreisförmige
Formgebung je nach Wunsch zu verformen. Das rohrförmige Ende 30 des Stempels dringt
nunmehr in den unteren Scheitelbereich der Form ein, der durch die zylindrische
Verlängerung 18 der Form 14 begrenzt ist. Die Formflächen des Scheitelbereiches
sind vorzugsweise kreisförmig und zylindrisch oder aber von rechteckigem Querschnitt.
Somit wird der untere Mittelabschnitt der Charge im Formboden durch Preßformen bis
zu einem im wesentlichen starren Zustand verformt, wobei mindestens die durch den
Stempel 20 geformten, nach oben gerichteten Oberflächen eine vorzugsweise nichtkreisförmige
Formgebung haben. Die Erfindung ist jedoch ebenso anwendbar beim Preßformen der
Innenflächen des Gegenstandes mit einer kreisförmigen Querschnittsform.
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Gleichzeitig mit der Formung des nach oben gerichteten Mittelabschnittes
der Charge werden die Stempelflächen zwischen seinen zylindrischen und kegelstumpfförmigen
Formoberflächen entweder durch eine Anzahl kreisrunder Entlüftungsöffnungen 40 oder
durch mehrere nach außen radial verlaufende Entlüftungsöffnungen 41 entlüftet. Während
des obenerwähnten Entlüftens der betreffenden Bereiche wird das verbleibende Obertai1
der Charge aus geschmolzenem Glas zu einem rechteckigen Muster l ' tstarrer
und noch fließfähiger konzentrierter Massen verteilt, die unmittelbar oberhalb des
gepreßten
Abschnittes angeordnet sind. Dies wird durch die voneinander
auf Abstand gehaltenen konkaven Ausnehmungen in dem Verteilungsrandabschnitt des
Stempels bewerkstelligt, welche den abgeflachten oberen Rändern des Oberteiles der
Form zugewandt sind.
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Dann wird der Stempel wenigstens teilweise aus seinem Kontakt mit
dem starr gepreßten Teil der Charge zurückgezogen, und die Form wird dann schnell
um ihre senkrechte Achse gedreht, so daß die fließfähige verteilte Charge über die
ausgedehnten Hauptoberflächen der Form durch Zentrifugalkraft verteilt und verformt
wird. Der Umlauf der Form wird fortgesetzt, bis alle Teile der Charge im wesentlichen
starr sind, wonach der Umlauf der Form unterbrochen und die Form angehalten wird.
Der neugeformte Gegenstand wird dann zur Durchführung weiterer Bearbeitungsvorgänge
weitergeleitet, z. B. zum Entfernen des Abfallabschnittes und zur Abkühlung des
Gegenstandes vor dem Herausnehmen aus der Foren. Dies wird durch ein Anheben des
Gegenstandes nach oben um eine kurze Entfernung mittels einer Auswerfvorrichtung
36 bewirkt.