DE69128902T2

DE69128902T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Biegen und Härten von Glasscheiben

Info

Publication number: DE69128902T2
Application number: DE69128902T
Authority: DE
Inventors: Hubert Havenith; Wilfried Korsten; Hans-Werner Kuster; Luc Vanaschen
Original assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Current assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2011-06-28
Also published as: EP0463971A3; EP0463971B1; CA2045819C; DE4020708C2; DE4020708A1; JP3190701B2; ES2113875T3; EP0463971A2; JPH04231329A; DE69128902D1; CA2045819A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von gebogenen und vorgespannten Glasscheiben durch Pressen in horizontaler Lage. Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Variante des Verfahrens zum Biegen und Vorspannen, bei dem die Scheiben in einem Horizontalofen auf die Biegetemperatur erhitzt und dann durch Pressen zwischen einer oberen Vollform und einer unteren Ringform in die gewünschte Form gebogen werden, wobei die Ringform auch als Träger der gebogenen Scheibe in der Vorspannstation dient, wo die gebogenen Scheiben durch Beblasen mit kalter Luft abgekühlt werden. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Biegen und Vorspannen zum Durchführen dieses Verfahrens.
Das vorstehend kurz erörterte Biegeverfahren ist z. B. aus den europäischen Patenten EP-B 30 340 und EP-B 62 814 bekannt. In unterschiedlichen Ausführungsvarianten ist vorgeschlagen worden, die ringförmige Form -auch Biegering genannt- nicht nur als Biegeform, sondern auch als Trag- und Vorspannrahmen zu benutzen, um die gebogene Glasscheibe von der Biegestation zur Vorspannstation zu überführen. Um ein korrektes Vorspannen der vom Biegering abgestützten Ränder der Glasscheiben zu erlauben, muß dieser so aufgebaut sein, daß das Kühlgas auch entlang den Kontaktflächen vorbeiströmen kann. Zu diesem Zweck sind Ringformen bekannt, deren tragende Ringfläche mit entsprechenden Einkerbungen versehen oder mit metallischem Draht oder auch mit einem Fasergewebe umwickelt ist, wobei die Struktur des Gewebes die erforderlichen Abströmkanäle für die Vorspannluft schafft. Jedoch bilden diese besonderen Strukturen eine diskontinuierliche Kontaktfläche zum Glas, die beim Preßbiegen einen Abdruck auf der Glasoberfläche hinterläßt, der zu leichten Markierungen und/oder zu optischen Verformungen des Umfangsrandes der Glasscheibe führt.
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, mit zwei Ringformen zu arbeiten, nämlich einer Ringform mit kontinuierlicher Oberfläche ausschließlich zum Biegen und einer Ringform mit diskontinuierlicher Tragfläche, welche als Ablage der Glasscheibe während des thermischen Vorspannens dient. Die Patentanmeldungen EP-A 183 418 und EP-A 237 231 geben Beispiele für Ausführungsformen, die auf diesem Prinzip aufbauen. Bei diesen Verfahren muß die Glasscheibe nach dem Biegen von dem für den Vorspannvorgang geeigneten Tragring übernommen werden; zu diesem Zweck ist die obere Biegeform vom Saugformtyp, und die Glasscheibe wird durch Ansaugen mit ihr in Kontakt gehalten, während der Biegering entfernt und der Vorspannrahmen an Ort und Stelle verbracht wird. Die Gesamtheit dieser Vorgänge verzögert den Behandlungsprozeß einer Glasscheibe und verlangt eine relativ komplizierte Einrichtung.
Aus der japanischen Patentanmeldung JP-A 57-145 041 ist eine Ringform-Baugruppe aus zwei konzentrischen, zueinander beweglichen Ringformen bekannt, wobei die Glasscheibe wechselweise mit der einen oder der anderen Ringform in Kontakt ist, und genauer gesagt, in der Formungsphase und beim Transport von der Biegestation zur Vorspannstation mit dem inneren Rahmen in Kontakt ist, dessen Oberfläche kontinuierlich ist. Diese Vorrichtung hilft einigen der vorstehend angegebenen Nachteile ab, aber erfordert immer noch zwei Rahmen, deren geometrische Formen höchst genau aufeinander abgestimmt sein müssen, was in der Praxis schwierig realisierbar ist.
In der europäischen Patentanmeldung EP-A 0 324 690 ist ein Verfahren zum Biegen und Vorspannen von Glasscheiben vorgeschlagen worden, bei dem vornehmlich der untere Biegerahmen zum Verbringen der gebogenen Glasscheibe zur Vorspannstation benutzt wird. In der Vorspannstation wird die Glasscheibe, nachdem eine zum Erstarren der Glasscheibe hinreichende Zeitspanne verstrichen ist, durch Mittel wie Hubstifte oder Luftkissen vom Rahmen abgehoben und an ihrem Umfang von diskontinuierlichen Greifmitteln festgehalten, welche mit der oberen Vorspannvorrichtung fest verbunden sind.
Der Erfindung hat eine Weiterentwicklung des erwähnten Verfahrens zum Zweck, wel che bei äußerst geringen Vorrichtungskosten sowohl das Biegen der Glasscheiben mit einwandfreier optischer Qualität, das heißt ohne unerwünschte Deformationen im Randbereich, als auch eine einwandfreie Vorspannung der Glasscheibe erlaubt, die im Fall eines Bruches der Glasscheibe zu einer mit den strengsten Sicherheitsnormen im Automobilbereich konformen Fragmentierung führt.
Dieser Zweck wird gemäß der Erfindung erreicht durch ein Verfahren zum Biegen und Vorspannen gemäß dem Anspruch 1 und durch eine Biegevorrichtung gemäß Anspruch 2. Die Erfindung geht an erster Stelle von der Überlegung aus, daß eine Glasscheibe während des Vorspannens nicht notwendigerweise entlang ihrem gesamten Umfang unterstützt werden muß, unter der Voraussetzung, daß zunächst durch eine kurzzeitige Abkühlung der Glasscheibe dafür gesorgt wird, daß die Oberflächen der Glasscheibe so weit verfestigt werden, daß die Glasscheibe insgesamt eine ausreichende Steifigkeit und Formbeständigkeit erreicht.
Es hat sich gezeigt, daß sich eine einwandfreie Vorspannung des Randbereichs, wenn er während der ersten Phase der Abkühlung im Kontakt mit der ringförmigen Gegenform steht, auch dann noch erreichen läßt, wenn in der ersten Phase der Abkühlung, in der die Glasscheibe ihre Formbeständigkeit erreicht, der Randbereich der Glasscheibe auf der unteren Seite nicht oder höchstens geringfügig abgekühlt wird. Der Zeitpunkt, in dem die Glasscheibe von den lokal wirkenden Stützelementen über die Ringform angehoben wird -und damit auch die untere Oberfläche des Randbereichs der Glasscheibe der aufgeblasenen Kaltluft ausgesetzt wird-, ist dabei im Einzelfall durch Versuche auf einfache Weise zu ermitteln. Er hängt von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere von der Dicke der Glasscheiben, von der Abkühlgeschwindigkeit und von der Biegung. Vorausgesetzt, daß diese Parameter bei der Serienfertigung eines bestimmten Typs einer gebogenen und vorgespannten Glasscheibe konstant bleiben, läßt sich der optimale Zeitpunkt empirisch ermitteln und während der Serienfertigung konstant halten.
Ein anderer Vorteil dieses Verfahrens ist, daß die Ringform ausschließlich in Betrachtung der Biegeparameter gestaltet werden kann. Das bedeutet insbesondere, daß sie mit einer elastisch nachgiebigen Auflage aus einem hitzebeständigen Fasermaterial und/ - oder mit einem oxidischen oder keramischen Überzug versehen werden kann, der beispielsweise ein Anhaften oder Ankleben der erhitzten Glasscheibe verhindert.
Da die beim Vorspannen wirksamen Stützkörper erst nach Erreichen der Formbeständig keit der Glasscheibe benutzt werden und lediglich lokal mit verhältnismäßig kleiner Kontaktfläche einwirken -es kann sich beispielsweise um Stützfinger handeln-, werden keine besonderen Anforderungen hinsichtlich der Form und der Arbeitsgenauigkeit der Stützkörper gestellt. ihre Konstruktion kann einfach und robust sein, was die Zuverlässigkeit des Verfahrens und der Vorrichtung erhöht.
Die Stützorgane können in der Abblasstation angeordnet werden. In diesem Fall ist die Betätigungseinrichtung dieser Organe fest montiert. Am Ende des Abblasvorgangs, oder wenn die gewünschte Vorspannung erreicht ist, werden sie von neuem abgesenkt, so daß die Glasscheibe wieder von der Ringform aufgenommen wird und mit deren Hilfe zur folgenden Station, z. B. zur sekundären Abkühlstation gebracht wird. Nach Anspruch 2 sind die Stützorgane ebenso wie wie ihre Betätigungseinrichtung und der Biegering auf einem beweglichen Rahmen angebracht. In diesem Fall kann die Glasscheibe während ihres Transports zur folgenden Station auf den Stützfingern liegenbleiben.
Andere Einzelheiten und vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen, welche darstellen:
Fig. 1 eine Gesamtansicht, teilweise im Schnitt, einer zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung;
Fig. 2 eine Aufsicht auf einen verfahrbaren Wagen, der einen Biegering und bewegliche Stützglieder umfaßt, und
Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten Wagen.
Die schematisch in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt einen Durchlaufofen 1 zum Erwärmen der Glasscheiben auf Biegetemperatur, eine sich an den Durchlaufofen 1 anschließende Biegestation 2 und eine auf die Biegestation 2 folgende Vorspannstation 3. Im Durchlaufofen 1 wird die Glasscheibe 4 auf angetriebenen Transportrollen 5 in Richtung des Pfeiles F bis zu einer Übergabestation am Ende des Durchlaufofens transportiert, wo eine auf Schienen 8 fahrbare Vorrichtung 9 angeordnet ist. Diese Übergabevorrichtung 9 besteht im wesentlichen aus einer Saugplatte 10, in der mittels eines geeigneten Ventilators 11 und einer Venturidüse 12 der zum Abheben der Glasscheibe 4 von den Transportrollen 5 erforderliche Unterdruck erzeugt wird. Die angesaugte Glasscheibe wird in die Biegestation 2 transportiert.
Die Glasscheibe 4 wird dann auf die ringförmige Biegeform 15 abgelegt, die auf einem fahrbaren Wagen 16 mit Rädem 17 angeordnet ist, mit denen er auf Schienen 18 zwischen der Biegestation 2 und der Vorspannstation 3 verfahrbar ist. Sobald die Glasscheibe 4 auf dem Biegering 15 abgelegt ist, fährt die Transportvorrichtung 9 in ihre Ausgangsposition zurück. Anschließend wird mit Hilfe des Druckzylinders 19 die obere vollflächige Biegeform 20 abgesenkt und mit ihrer Hilfe die Glasscheibe 4 gegen den Biegering 15 gepreßt. Unmittelbar nach diesem Preßvorgang wird die Biegeform 20 mit Hilfe des Druckzylinders 19 wieder in ihre obere Ausgangsstellung zurlickgezogen. Sodann werden die Klappen 24 in den Zuleitungen 25 zu den Blaskästen 23 geöffnet, und der Wagen 16 fährt mit der auf dem Biegering 15 liegenden Glasscheibe in die Vorspannstation 3, wo sie mit der durch die Blasdüsen 22 geblasenen Kühlluft beaufschlagt wird.
Bei einer 4 mm dicken Glasscheibe sind die Oberflächenschichten der Glasscheibe nach 1 Sekunde so weit abgekühlt, daß sie sich von fingerförmigen Stützgliedern anheben lassen, ohne durch ihr Eigengewicht verformt zu werden. Danach wird die Glasscheibe durch innerhalb des Biegerings 15 beweglich angeordnete Stützglieder um etwa 1 bis 2 cm angehoben, während der Abblasvorgang ohne Unterbrechung fortgesetzt wird, bis die Glasscheibe ihre volle Vorspannung erreicht hat. Nach Beendigung des Blasvorgangs fährt der Wagen 16 in eine sich an die Vorspannstation 3 anschließende, nicht dargestellte Entnahmestation, in der die gebogene und vorgespannte Glasscheibe von dem Wagen 16 auf einen Förderer einer Sekundärkühlung abgenommen wird.
Wie weiter oben erwähnt, ist der Zeitpunkt, in dem die Glasscheibe nach Erreichen ihrer Endposition zwischen den Blaskästen durch die Stützglieder angehoben wird, im Einzelfall in Abhängigkeit von der Dicke der Glasscheibe und in Abhängigkeit von den Abblasbedingungen empirisch zu ermitteln. Im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels wurden Blaskästen mit Düsenröhrchen verwendet, die einen Innendurchmesser von 8 mm, einen gegenseitigen Abstand von 150 mm und eine Länge von 100 mm aufweisen, und können folgende Angaben als Anhaltswerte dienen:
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die untere Biegeform 15 hat die Form eines geschlossenen Rings mit einer durchgehenden oberen Biegefläche und mit einem Überzug aus einem hitzebeständigen elastischen Material, beispielsweise aus einem Glasfasergewebe oder aus einem filzartigen Material aus sehr dünnen Fasern aus einem hitzebeständigen Metall versehen. Beispielsweise eignen sich hierfür Überzüge aus einem etwa 1 mm dicken Metallfaserfilz, dessen Fasern aus einer Nickel-Chrom- Legierung bestehen und einen Durchmesser von etwa 5 bis 20 um haben.
Der Biegering 15 ist über Halterungen 28 an dem Rahmen 29 fest angeordnet. Ebenfalls an dem Rahmen 29 sind Lagerstücke 30 befestigt, in denen Wellen 31 drehbar gelagert sind. An den Wellen 31, die sich unterhalb des Biegerings 15 erstrecken, sind im Bereich innerhalb des Biegerings 15 Stäbe 32 angeschweißt, die an ihren Enden Stützkörper 33 tragen. Die Stützkörper 33 können Rundstababschnitte sein, die jeweils von einem Ring 34 aus elastischem Fasermaterial umgeben sind. in ihrer unteren Endstellung befinden sich die Stützkörper 33 etwa 0,5 bis 1 cm unterhalb der unteren Oberfläche der auf der Rahmenbiegeform 15 liegenden Glasscheibe.
Kurbelarme 36 sind ferner an den Wellen 31 angeschweißt, und die beiden Kurbelarme 36 sind durch die Koppelstange 37 in ihrer Bewegung gekoppelt. An einem der Kurbelarme 36 ist eine Schubstange 38 angelenkt, die ihrerseits mit der Kolbenstange 39 eines Fluiddruckzylinders 40 verbunden ist.
Mit Hilfe des Fluiddruckzylinders 40 werden auf diese Weise die beiden Wellen 31 gemeinsam jeweils in entgegengesetzter Drehrichtung um ein Winkelmaß α gedreht, um die Glasscheibe um das gewünschte Maß, beispielsweise um etwa 2 cm, von dem Biegerahmen 15 abzuheben.

Claims

1. Verfahren zum Biegen und Vorspannen von Glasscheiben, bei dem die Glasscheiben in einem Horizontalofen (1) auf Biegetemperatur erwärmt und anschließend durch Pressen zwischen einer oberen vollflächigen Biegeform (20) und einer unteren ringförmigen Biegeform (15) mit kontinuierlicher Biegefläche gebogen werden, wobei die ringförmige Biegeform auch als Transportorgan zur Vorspannstation (3) und als Tragorgan für die gebogene Glasscheibe in der Vorspannstation während einer ersten Vorspannphase dient, die sich bis Verfestigung der Glasscheibe fortsetzt, und die Glasscheibe während einer zweiten Vorspannphase im Abstand von der unteren Biegeform (15) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe in der Vorspannstation (3) durch lokale einwirkende Mittel (33) angehoben wird, und daß diese Mittel (33) die gebogene Glasscheibe während der gesamten zweiten Vorspannphase tragen.

2. Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben, mit einem Durchlauf-Rollofen (1), einer Biegestation (2), einer Abblasstation (3), einem verfahrbaren Wagen (16) mit einem un teren rahmenförmigen Biegering (15) und einer Übergabevorrichtung (9) zum Übergeben der erhitzten Glasscheibe von den Transportrollen (5) des Durchlaufofens (1) auf den Biegering (15), dadurch gekennzeichnet, daß in vertikaler Richtung bewegliche und lokal einwirkende Tragorgane (33) auf dem verfahrbaren, den Biegering (15) tragenden Wagen angeordnet sind, wobei diese Tragorgane von einer unterhalb der auf dem Biegering (15) liegenden gebogenen Glasscheibe gelegenen Position in eine Position oberhalb der durch den Biegering (15) bestimmten Fläche bewegbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragorgane (33) an drehbar gelagerten Wellen (31) angeordnet sind, und daß an den Wellen (31) Kurbelarme (36) befestigt sind, durch die über einen Druckzylinder (40), eine Schubstange (38) und eine Koppelstange (37) die beiden Wellen (31) um einen Drehwinkel (α) drehbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragorgane (33) mit einer Auflage (34) aus einem hitzebeständigen und elastisch nachgiebigen Fasermaterial versehen sind.

5. Anwendung einer Biege- und Vorspannanlage mit einem Rollen-Durchlaufofen, einer Biegestation und einer Abblasstation für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei in der Abblasstation heb- und sen kbare Organe zum Anheben und anschließenden Tragen einer gebogenen Glasscheibe angeordnet und ein verfahrbarer, eine untere ringförmige Biegeform tragender Wagen sowie eine Übergabevorrichtung zum Übergeben der heißen Glasscheibe von den Transportrollen des Durchlaufofens auf den Biegering vorgesehen sind.