DE2822843A1

DE2822843A1 - Verfahren zum biegen einer glasplatte

Info

Publication number: DE2822843A1
Application number: DE19782822843
Authority: DE
Inventors: Akimasa Akao; Yoshihiro Ebata; Nagamasa Kataoka; Tsutomu Ueno
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1977-05-26
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1978-11-30
Also published as: US4173461A; DE2822843B2; FR2391962B1; GB1573677A; JPS5439405B2; FR2391962A1; JPS53145832A; DE2822843C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Biegung einer Glasplatte durch Aufheizen und insbesondere ein Verfahren zur Biegung einer Glasplatte, bei dem ein kleiner Biegeradius an der Biegestelle erzeugt wird.

Aus der JP-OS 45(1970)-28911 ist ein Biegeverfahren für eine Glasplatte zur Erzeugung eines relativ geringen Biegeradius an der Biegestelle bekannt, bei der die Glasplatte an der beabsichtigten Biegestelle mit einer Vertiefung oder Nutung versehen wird und nach dem Aufheizen der Glasplatte bis zur Erweichung in einer die Nut oder den Einschnitt enthaltenden Zone die Biegung längs der Nut oder des Einschnittes durchgeführt wird. Für die Produktivität bei einer industriellen Fertigung ist die Notwendigkeit eines Bearbeitungsvorgangs zum Herstellen des Einschnittes oder der Nut als ein Vorbereitungsschritt ein kaum erträglicher Nachteil.

Ein weiteres Verfahren ist aus der JP-OS 47 (1972)-39524 bekannt. Hier wird eine elektrisch leitfähige Paste (die ein Metallpulver enthält) auf die Oberfläche einer Glasplatte aufgetragen, so daß sich eine leitfähige Schicht in Form eines Gürtels oder Streifens auf der beabsichtigten Biegelinie ergibt und ein elektrischer Strom wird durch die leitfähige Schicht hindurchgeschickt, um die Glasplatte in dem durch diese Schicht bedeckten Bereich aufzuheizen und zu erweichen. Auch bei diesem Verfahren ist ein Vorbereitungsschritt, d.h. das Auftragen der Paste, erforderlich. Darüberhinaus entsteht das Problem, daß die Paste auf dem entstandenen Glasgegenstand als undurchsichtige und fleckige Zone verbleibt, wodurch das Erscheinungsbild des Gegenstandes beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Biegen einer Glasplatte längs einer die Platte überquerenden Linie zu schaffen, bei dem ein Verbiegen mit einem kleinen Krümmungsradius an der Biegestelle erreicht werden kann, bei dem jedoch keine Vorbehandlung an der Biegestelle erforderlich ist und das einen Gegenstand ergibt, der ein gutes Aussehen ohne Beeinträchtigung durch Flecken oder undurchsichtige Stellen erhält.

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Entsprechend der Erfindung wird die Glasplatte mit zwei Elektroden versehen, die an den beiden Endpunkten der vorgesehenen Biegelinie mit ihr in Berührung gebracht werden und die Glasplatte wird daraufhin in der folgenden Weise aufgeheizt; Zunächst wird ein wesentlicher Anteil der Glasplatte so erhitzt, daß die Glasplatte nicht erweicht wird und zur gleichen Zeit wird die Glasplatte in einer die_selbe überquerenden engen Zone, die die gesamte Länge der Biegelinie enthält, intensiver erhitzt und zwar durch die Verwendung eines Heizers, der mit kurzem Abstand von der Glasplatte zur Abstrahlung von Wärme längs der Biegelinie so angeordnet ist, daß nur diese Zone der Glasplatte bis zu einer Temperatur aufgeheizt wird, bei der die Glasplatte noch nicht erweicht, jedoch eine beträchtliche Erniedrigung ihres elektrischen Widerstandes erfährt. Daraufhin wird eine Spannung an die Elektroden angelegt, so daß ein elektrischer Strom zwischen den Elektroden durch die intensiv erhitzte Zone der Glasplatte fließt, während die beschriebenen Heizvorgänge fortgesetzt werden, so daß nur diese Zone der Glasplatte durch den Joul'sehen Effekt des Stromes weitererhitzt und erweicht wird. Während diese erwähnte Zone erweicht bleibt wird die Glasplatte so gebogen, daß sich eine Biegung längs der erwähnten Biegelinie ergibt, die in der erweichten Zone enthalten ist.

Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, daß die Glasplatte vor dem Aufheizvorgang zur Erweichung keiner Behandlung bedarf und daß sich dementsprechend ein Gegenstand mit gutem Aussehen auf sehr produktive Weise ergibt. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß eine Biegestelle mit sehr geringem Krümmungsradius erzielt werden kann, da nur ein sehr enger Bereich der Glasplatte erweicht wird.

Dieses Verfahren kann angewendet werden, wenn gerade oder gekrümmte Biegelinien beabsichtigt sind. Die Biegung kann in der beschriebenen Weise durch Aufheizen und örtliches Erweichen der Glasplatte auf einer entsprechend ausgelegten Biegeform ausgeführt werden.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Biegen einer flachen Glasplatte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Figur 2 eine Schnittansicht eines Ofens, in den die Vorrichtung nach Figur 1 gestellt werden kann,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung ähn-

in

lieh der/Figur 1 dargestellten zum Biegen einer gekrümmten Glasplatte, und

Figur 4 und 5 perspektivische Ansichten zweier nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebogener Glasgegenstände.

Die Glasplatte 10 in Figur 1, die eine Stärke von etwa 5 mm und eine rechteckige Form mit 40 cm χ 50 cm Seitenlänge aufweisen kann, soll längs einer geraden Linie gebogen werden. Die Biegeform 12 weist die Gestalt eines Tisches auf, dessen obere Fläche in einen horizontalen Bereich 12a und einen nach unten abfallenden Bereich 12c unterteilt ist. Die gemeinsame Grenze der beiden Flächenbereiche ergeben eine gerade Kante 12b. Die Neigung des abfallenden Bereichs 12c ist so bestimmt, daß die beiden Bereiche oder Abschnitte 12a und 12c einen Winkel θ miteinander einschließen, der dem beabsichtigten Biegewinkel für die Glasplatte 10 entspricht. Die Glasplatte 10 wird auf den horizontalen Bereich 12a der oberen Formfläche aufgelegt und durch Klemmeinrichtungen 14, die von verschiedener Art sein können, in einer solchen Lage gehalten, daß die beabsichtigte Biegelinie über der Kante 12b liegt. Ein Abschnitt der Glasplatte 10 ragt demnach über die Kante 12b so hinaus, daß sie einen zunehmenden Abstand von dem abfallenden Bereich 12c der oberen Formfläche aufweist.

Ein elektrischer Heizer 16 in Form einer geraden Stange oder eines geraden Stabes ist oberhalb sehr dicht an der Glasplatte 10 so angeordnet, daß er sich längs der Kante 12b der Form 12 erstreckt. Die Länge des Heizers 16 ist etwas größer als

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die Breite (in Richtung der erwähnten Biegelinie) der Glasplatte 10. Zusätzlich sind zwei Elektroden 18 in Berührung mit zwei parallelen Seitenflächen der Glasplatte 10 gehalten und zwar an den Stellen, an denen die Biegelinie endet. Anders gesagt erstreckt sich die Biegelinie von einer Elektrode 18 zur anderen. Die Elektroden 18 sind mit einer (nicht gezeigten) Hochspannungsquelle mit einer Spannung von einigen Tausend Volt verbunden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nötig, die Glasplatte 10 zur Durchführung der Biegung über ihren gesamten Bereich zu erwärmen. Beispielsweise wird diese Erwärmung dadurch erreicht, daß die Vorrichtung nach Figur 1 in einen Elektroofen 20 eingebracht wird, der einen Heizkörper 21 an seiner Oberseite enthält (Figur 2) .

Unter Benutzung der beschriebenen Vorrichtung wird die Glasplatte längs der Kante 12b der Form 12 auf folgende Weise gebogen:

Die Temperatur des Ofens 20 wird soweit angehoben, daß die Glasplatte 10 in ihrer Gesamtheit auf eine Temperatur von etwa 350 bis 45O°C erwärmt wird, d.h. auf eine Temperatur, die einige Hundert Grad unter dem Erweichungspunkt des Glases liegt. Gleichzeitig wird ein Strom durch den Heizer 16 geschickt, um die Glasplatte 10 lediglich in einer schmalen, die Biegelinie enthaltenden Zone intensiver zu erwärmen. Damit wird nur diese schmale Zone der Glasplatte 10 auf eine Temperatur von etwa 500 bis 54O°C erwärmt, d.h. auf eine Temperatur, die immer noch unter dem Erweichungspunkt des Glases liegt, jedoch beträchtlich höher ist als die Temperatur (350 bis 45O°C) der übrigen Fläche. Die gemäßigte Erwärmung der gesamten Glasplatte 10 erleichert die intensive Erwärmung der Biegezone und,was noch wichtiger ist, verhütet ein Springen der Glasplatte 10 in Folge großer Temperaturdifferenz zwischen Biegezone und übriger Fläche.

Die örtliche Erhitzung mittels des Heizers 16 läßt den elektrischen Widerstand der Glasplatte 10 in der intensiv erwärmten Zone beträchtlich niedriger als in dem verbleibenden Bereich

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werden. Anders gesagt, es entsteht ein elektrisch leitfähiger Weg in der Glasplatte 10 als ein sich linear erstreckender Pfad längs der Kante 12b von der einen Elektrode 18 zur anderen.

Nachdem diese Aufheizung erreicht ist, wird eine Spannung von beispielsweise 5000 V an die Elektroden 18 angelegt. Wegen des beträchtlich erniedrigten Widerstands der Glasplatte 10 in der intensiv erwärmten Zone erzeugt die anliegende hohe Spannung an den Elektroden 18 einen Strom von etwa 0,7 bis 0,9 A durch die Glasplatte 10 zwischen den Elektroden 18. Damit wird nur der Biegebereich . . durch die Joul'sehe Wirkung des Stromes noch weiter aufgeheizt und die Temperatur der Biegezone erreicht den Erweichungspunkt des Glases, der beispielsweise 720 C je nach Glasart betragen kann, während der übrige Bereich der Glasplatte 10 bei Temperaturen unter oder nicht wesentlich höher als etwa 45O°C verbleibt. Der durch die an den Elektroden 18 angelegte Spannung erzeugte Temperaturanstieg wird immer schneller, da der Widerstand des Glases absinkt und damit sich der Strom erhöht, wenn die Temperatur steigt. Um ein übermäßiges Erweichen der Glasplatte 10 in der intensiv erhitzten Zone zu vermeiden, wodurch eine unerwünschte Verformung der Glasplatte 10 hervorgerufen werden könnte, wird die Stärke des durch die Glasplatte 10 fließenden Stromes geregelt, indem schrittweise die an den Elektroden 18 anliegende Spannung mit steigender Temperatur der Biegezone erniedrigt wird.

Damit wird eine ausreichende Erweichung der Glasplatte 10 lediglich in einem linearen, engen Bereich, der die beabsichtigte Biegelinie in ihrer Gesamtlänge enthält, erreicht.

Da die erweichte Zone der Glasplatte 10 ihre Starrheit oder Steifheit verliert, kann der in Figur 1 und 2 rechts dargestellte Abschnitt der Glasplatte 10 nicht länger horizontal bleiben, sondern sinkt unter seinem Eigengewicht gegen die geneigte Fläche 12c der Form 12 ab. Dieser Abfall hält an, bis dieser Abschnitt der Glasplatte 10 auf der geneigten Fläche 12c ruht. Damit ist

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die Glasplatte 10 längs der Kante 12b der Form 12 zur Bildung des beabsichtigten Winkels θ gebogen. Nach Vollendung des Biegevorgangs wird der Heizer 16 abgeschaltet und gleichfalls die Spannung von den Elektroden 18 weggenommen. Wegen der örtlichen Erweichung der Glasplatte 10 und der Benutzung der Kante 12b als Biegeform oder Biegemuster hat die Biegestelle entlang der Kante 12b der so gebogenen Glasplatte einen kleinen Krümmungsradius, der annäherend der Stärke der Glasplatte 10 entspricht. Falls eine Biegung mit relativ großem Krümmungsradius ausgeführt werden soll, kann dies durch Abrunden der Kante 12b erreicht werden.

Vorteilhafterweise muß die Erhitzung der gesamten Fläche der Glasplatte 10 nicht mit großer Genauigkeit oder sehr guter Gleichmäßigkeit durchgeführt werden. Die Temperatur der Glasplatte 10 außerhalb der intensiv erhitzten Biegezone kann ohne weiteres mit zunehmenden Abstand von der Biegelinie (oder von der Kante 12b der Form 12) geringer werden.

Damit die Berührung der Elektroden 18 mit der erweichten Zone der Glasplatte 10 keine Verletzung oder keine Störung der Glasplatte 10 erzeugt, sind die Elektroden 18 so ausgebildet, daß sie die Seitenflächen der Glasplatte 10 jeweils nur mit einer kleinflächigen,glatten Stelle berühren. Vorzugsweise besitzen die Elektroden 18 die Form von dünnen Stäbe, deren eines Ende so geformt und oberflächenbehandelt ist, daß sich eine gute Berührungsfläche ergibt und es wird ein hitze- und rostbeständiges Material wie nichtrostender Stahl, Molybdän, Platin oder Graphit verwendet, zumindest als Endabschnitt, der die Berührungsfläche enthält. Vorteilhafterweise werden die Elektroden 18 nur mit geringer Kraft gegen die Seitenflächen der Glasplatte 10 gepreßt.

Nach dem beschriebenen Biegevorgang wird der den Heizkörper 21 des Ofens 20 durchfließende Strom so geregelt, daß die gebogene Glasplatte während einer allmählichen Temperaturerniedrigung auf Raumtemperatur angelassen wird und nach dem Ende des Kühlvorgangs spannungsfrei ist. Wenn ein Tempern der gebogenen Glasplatte erwünscht ist, kann der Strom durch den Heizkörper 21

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nach dem Biegevorgang so intensiviert werden, daß die gebogene Glasplatte in ihrer Gesamtheit auf eine Temperatur gebracht wird, die knapp unter dem Erweichungspunkt liegt, beispielsweise auf 63O°C. Daraufhin kann ein rasches Abkühlen der erhitzten Glasplatte erfolgen.

Figur 4 zeigt eine mit einer Winkelbiegung versehene Glasplatte 10' mit einem linearen Biegebereich 10a, die durch das Biegeverfahren nach Figur 1 und 2 erzeugt ist.

Die Auslegung der Biegeform 12 in Figur 1 ist lediglich als Beispiel dargestellt. Das erfindungsgemäße Biegeverfahren kann auch mit anderen, wahlweise ausgelegten Biegeformen entsprechend der Gestalt der zu verbiegenden Glasplatte und der Auslegung des erwünschten Produktes ausgeführt werden. Darüberhinaus ist es möglich, mit diesem Verfahren eine Glasplatte längs einer gekrümmten Linie zu biegen. In diesem Fall wird eine (dem Heizer 16 in Figur 1 entsprechende) Heizeinrichtung zum intensiven Erwärmen einer begrenzten Zone der Glasplatte so hergestellt, daß sie eine gekrümmte Form oder Anordnung entsprechend der beabsichtigten Krümmung der Biegelinie aufweist. Ebenso wird eine entsprechend ausgelegte Biegeform vorbereitet. Die Elektroden 18 müssen in ihrer Gestalt und Anordnung nicht angepaßt werden, da das intensive Erwärmen der Glasplatte durch eine gekrümmte Heizeinrichtung einen gekrümmten Stromweg in der Glasplatte ergibt. Der Heizer 16 oder das entsprechende Gegenstück zur Aufheizung längs einer gekrümmten Linie muß nicht notwendigerweise ein elektrisch betriebener Heizer sein, sondern es kann ein Gasbrenner oder eine entsprechende Einrichtung verwendet werden.

Figur 3 zeigt eine leichte Abwandlung der Vorrichtung nach Figur 1 als Beispiel einer Vorrichtung zum Biegen einer gekrümmten Glasplatte. In diesem Fall ist die Biegung einer gekrümmten Glasplatte 100 längs einer leicht gekrümmten Linie unter Benutzung der tischartigen Biegeform 22 beabsichtigt. Die Oberseite dieser tischartigen Form 22 ist in ihrer Gesamtheit gekrümmt, sie ist jedoch in einen fast horizontalen Bereich 22a und einen im allgemeinen nach unten abfallenden Bereich 22c so

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unterteilt, daß die Grenzlinie der beiden Bereiche 22a und 22c eine gekrümmte Kante 22b ergibt. Diese Kante 22b ist in Draufsicht und in Seitenansicht in Übereinstimmung mit der beabsichtigten Krümmung der Biegelinie gekrümmt. Der Heizer 16 zum intensiven Erwärmen der Biegezone der Glasplatte 100 ist in gleicher Weise gekrümmt und über der Kante 22b gehalten. Die Glasplatte 100 wird auf die Form 22 aufgelegt und in der gleichen Weise (auch unter Benutzung der Elektroden 18) erwärmt, wie es bei der Biegung der flachen Glasplatte 10 im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben wurde.

Die Vorrichtung nach Figur 1 und 3 kann, ohne Schwierigkeit so abgewandelt werden, daß eine Verbiegung der Glasplatte 10 oder 100 längs zweier einen Abstand voneinander aufweisenden Linien zur gleichen Zeit möglich ist, in dem die Auslegung der Form 12 oder 22 geändert und ein weiterer Heizer 16 und ein weiteres Paar Elektroden 18 für die zweite Biegelinie bereitgestellt werden. Beispielsweise ist in Figur 5 ein Glasgegenstand 100' dargestellt, der durch Verbiegen einer gekrümmten Glasplatte längs zweier, einen Abstand voneinander aufweisenden Biegelinien 100a erhalten wurde.

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Claims

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 2 4, Mai P/3/Pr-A 3172

Agency of Industrial Science and Technology No. 1-3-1, Kasumigaseki, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan und

Central Glass Company Limited

No. 5253, Oaza Okiube,

übe City, Yamaguchi Prefecture,

Japan

Verfahren zum Biegen einer Glasplatte

Patentansprüche

1i Verfahren zum Biegen einer Glasplatte längs einer quer über die Platte laufenden Linie, dadurch gekennzeichnet , daß

a) zwei Elektroden an den Endpunkten der Linie in Berührung mit der Glasplatte gebracht werden,

b) ein wesentlicher Bereich der Glasplatte ohne Erweichen derselben aufgeheizt wird,

c) bei fortgesetzter Aufheizung eines wesentlichen Bereiches eine schmale, die Glasplatte überquerende und die gesamte Biegelinie enthaltende Zone unter Verwendung

DR. C. MANITZ · D1PL.-INC. M. FINSTERWALD' DIP L.-TNG. W. CRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÜNCHEN 2a. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATTI MÜNCHEN. KONTO-N UMME R 72 70

TEL. (0891 22 43 ti. TELEX OS-a9672PATMF SEELBERGSTR. 33/25. TEL. (071I)So 72 61 POSTSCHECK: MÜNCHEN 77062-805

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ORiGiNAL iNSPECTED

eines mir kurzem Abstand von der Glasplatte zur Abstrahlung von Wärme längs der Biegelinie angebrachten Heizers so intensiver aufgeheizt wird, daß nur die Zone der Glasplatte auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei der die Glasplatte noch nicht erweicht, aber eine beträchtliche Erniedrigung ihres elektrischen Widerstandes erfährt,

d) eine Spannung an die Elektroden angelegt wird, um einen elektrischen Strom zwischen den Elektroden durch die Zone der Glasplatte fließen zu lassen, während die Gesamtaufheizung der Glasplatte und die intensivere Aufheizung der Zone fortgesetzt wird, so daß nur die Zone der Glasplatte durch die Joul'sche Wirkung des Stromes weiter aufgeheizt und erweicht wird und

e) die Glasplatte bei erweicht bleibender Zone so gebogen wird, daß eine Biegung längs der in der erweichten Zone enthaltenen Linie erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verfahrensschrittes (d) die Spannung gesteuert wird, um den durch den Temperaturanstieg entstehenden Widerstandsabfall in der Zone der Glasplatte auszugleichen und dadurch die Stromstärke zu steuern.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasplatte auf einer Biegeform angeordnet aufgeheizt wird, so daß die Durchführung des Verfahrensschrittes (d) zur spontanen Einleitung des Verfahrensschrittes (e) führt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeform eine erste Oberfläche aufweist, deren eine Begrenzung der Biegelinie entspricht und daß sie eine zweite Fläche aufweist, die auf die erste Fläche schräg so zuläuft, daß die gesamte Länge der einen Begrenzung beiden Flächen gemeinsam ist, daß die Glasplatte teilweise

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auf der ersten Fläche so angeordnet wird, daß die Biegelinie über der Grenze liegt und daß die Platte teilweise über die Grenze hinausragt, so daß sie oberhalb der zweiten Fläche, von dieser einen Abstand aufweisend, liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden jeweils mit einer Seitenfläche der Glasplatte in Berührung gebracht werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Biegelinie eine gerade Linie ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Biegelinie eine gekrümmte Linie ist.
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