CN102173568B - 一种弯曲玻璃板的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弯曲玻璃板的方法，还涉及一种应用该方法进行弯曲玻璃板的装置。该方法包括加热和软化玻璃板、运送玻璃板进入成型区、支撑模托起并预弯曲玻璃板、下部压制凹模托起玻璃板、最终弯曲玻璃板、将玻璃板送进冷却区或钢化区处理。该装置包括加热炉、水平传输辊道、上部压制凸模、下部压制凹模和支撑模。本发明采用的方法和装置使得被加热软化的玻璃板通过支撑模快速脱离水平传输辊道，减少了玻璃板与水平传输辊道的接触时间，消除了玻璃板上产生辊道痕迹的可能性；该方法和装置简化了加工过程和设备，节省了生产成本，同时提高了产品的生产效率。

Description

一种弯曲玻璃板的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种弯曲玻璃板的方法，还涉及一种应用该方法进行弯曲玻璃板的装置。

背景技术

长期以来，各种曲率的弯曲玻璃板被应用于建筑和汽车行业，而且随着科学技术的发展，大尺寸、大曲率、较薄的弯曲玻璃板也越来越被广泛使用。常见的用于弯曲玻璃板的方法主要有两种：一是重力弯曲成型，包括将玻璃板支撑在与最终成型形状接近的弯曲框架或模具上、然后将玻璃板送进加热炉进行加热、最终玻璃板软化后通过自身的重力使其边部与弯曲框架或模具逐渐贴合而弯曲成指定的形状等步骤；二是压制成型，包括加热和软化玻璃板、通过水平传输装置将玻璃板送进成型区并设置于具有凹形成型表面的下部压制凹模上、最后具有凸形成型表面的上部压制凸模与下部压制凹模相向运动对压玻璃板以实现最终的弯曲成型等步骤。

如图1和图2所示，对于传统的弯曲玻璃板压制成型方法：当玻璃板1经加热炉3加热软化后通过水平传输辊道2被运送进成型区4时，玻璃板1的温度一般在600℃～650℃，然后下部压制凹模6穿过水平传输辊道2将玻璃板1托起并一起向上运动，此时玻璃板1水平方向运动速度减慢或已经停止，而水平传输辊道2仍然继续旋转运行，这样当玻璃板1的弯曲深度和弯曲弧度都较大时，其四个角部随着下部压制凹模6的提升而被提起，而玻璃板1弯曲弧度较大的时候，其中央区域由于自身重力作用而下垂，就会造成玻璃板1中央区域不能及时脱离水平传输辊道2，使得玻璃板1与水平传输辊道2接触时间过长，在玻璃板中央区域产生辊道痕迹，造成光学变形，影响玻璃板的光学质量；应用上述现有技术所采用的装置包括水平传输辊道2、加热炉3、上部压制凸模5和下部压制凹模6，其中驱动下部压制凹模6向上运动和向下运动的升降装置(未示出)可以由电机、减速箱和滚珠丝杠组成，也可以为气缸或液压缸，所述升降装置位于所述下部压制凹模6下方；当所述升降装置由电机、减速箱和滚珠丝杠组成时，所述电机的电机轴连接所述减速箱的输入轴，所述减速箱的输出轴连接所述滚珠丝杠的螺杆，所述滚珠丝杠的螺母固定连接所述下部压制凹模6；当所述升降装置为气缸或液压缸时，所述下部压制凹模6固定在所述气缸或液压缸的活塞杆的顶端。

在实际生产过程中，如果软化后的玻璃板与水平传输辊道接触时间超过0.12秒时，玻璃板上就会产生辊道痕迹，例如当驱动电机驱动下部压制凹模向上运动速度为300mm/s且玻璃板弯曲深度大于40mm时，从下部压制凹模接触玻璃板到玻璃板中央区域脱离辊道所用的时间超过了0.12秒，从而导致玻璃板的中央区域有辊道痕迹产生。而实际生产时驱动电机驱动下部压制凹模向上运动的速度被控制在一定范围内，并不能被无限制的提高。

为了避免上述缺点，已知一系列的应用解决方案，例如在专利文件CN1771203A中提到一种用来产生用于支撑预热玻璃板的气垫的装置，该气垫由一个腔室产生，该腔室连接到一个压缩气体源上，腔室的上壁与玻璃板的形状相适应并且分布多个出气口，压缩气体通过腔室出气口流出用于支撑玻璃板。以及专利文件CN2541457Y涉及一种热气流内循环气垫式玻璃弯钢化成型装置，在该装置的成型室内的底部置有加热箱，气垫箱置于加热箱的上面，在该加热箱与气垫箱间有所述的风机连通，在加热箱内加热后的气体通过风机流进气垫箱，从气垫箱吹出的热气流产生的气垫用于支撑玻璃板。

在上述两篇专利文件中，使玻璃板快速脱离水平传输辊道的方式是通过气流产生的气垫来托起玻璃板，这种方式会面临一系列技术上的问题，例如玻璃板精确定位、气体平衡、气体温度对玻璃的影响、采用的气体产生装置和控制装置在高温环境下的耐热问题等，这些技术问题增加了实际生产中的应用难度以及生产成本。

另外，随着汽车工业技术的不断发展，汽车窗用玻璃板的型面趋于复杂、弯曲深度也逐渐增大，如果直接使用下部压制凹模提升玻璃板，对玻璃板弯曲深度较大的地方来说，在下部压制凹模上升的过程中，玻璃板的中央区域处于悬空状态，因此下垂最多；又由于玻璃板在一定的温度状态下其变形伸长量是一定的，当玻璃板中央区域变形最大时，玻璃板两边的伸长量就往中央区域靠近，其角部向下弯曲的变形量就小且由于玻璃板的弹塑性和不可展开性，在玻璃板受到上下模具对压前，容易在角部区域(如图3中的G1、G2、G3、G4)产生褶皱，在后续的模具对玻璃的压制已经无法让已经产生的褶皱消除；同时对于型面复杂弯曲深度较大的玻璃，多次弯曲成弧比一次弯曲成弧使玻璃的弯曲弧度变化得更加柔和，更容易形成双向弯曲，目前大多数技术采用增加预弯曲工序来实现多次弯曲成弧，但是这样也增加了生产成本。

专利CN1518524A涉及到一种预成型玻璃板的方法，在压力弯曲工位该轮床的支撑包括多个轨道，这些轨道沿着输送的方向延伸，且沿着垂直于输送方向具有相同或不同的高度；专利US20040244424A1提到用弯曲辊轮或组合连接辊轮预成型玻璃板的方法，将玻璃板预先弯曲成接近圆锥或圆柱形状；以上两个专利中所提到的方法都是将玻璃板两边预先进行弯曲，以接近玻璃板最终弯曲形状，但是这种方式只能使玻璃板预先弯曲成圆锥或圆柱形状，不能沿着玻璃板前进方向进行预成型，也无法形成球面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有方法和装置无法使位于成型区水平传输辊道上的被加热软化的玻璃板脱离水平传输辊道而不产生辊道痕迹的不足，提供一种弯曲玻璃板的方法和装置，同时该方法和装置能对被加热软化的玻璃板进行预弯曲处理。

本发明解决其技术问题所采取的方法技术方案是：一种弯曲玻璃板的方法，包括：

步骤1：在加热炉中加热和软化玻璃板；

步骤2：通过水平传输辊道将被加热软化的玻璃板运送出加热炉运送进成型区；

步骤3：下部压制凹模向上运动托起被加热软化的玻璃板；

步骤4：上部压制凸模与下部压制凹模相向运动以挤压所述玻璃板完成玻璃板最终形状的压制；

步骤5：将最终成型的弯曲玻璃板运送进冷却区或钢化区处理；

其特征在于：还包括在所述步骤2和所述步骤3之间加入设置一支撑模向上运动先于下部压制凹模将被加热软化的玻璃板托起脱离水平传输辊道并进行预弯曲步骤。

本发明解决其技术问题所采取的装置技术方案是：适于应用上述方法的一种弯曲玻璃板的装置，包括：

用于加热和软化玻璃板的加热炉；

用于运送玻璃板的水平传输辊道；

用于压制玻璃板最终成型的上部压制凸模和下部压制凹模，所述上部压制凸模具有与最终弯曲玻璃板的凹面相配合的凸形成型表面，所述下部压制凹模为环状且具有与最终弯曲玻璃板的凸面相配合的凹形成型表面；

其特征在于：还包括用于支撑和预弯曲玻璃板的支撑模，所述支撑模的弯曲深度小于所述下部压制凹模对应边的弯曲深度，所述支撑模具有一条边、两条边或四条边，所述支撑模的初始位置低于水平传输辊道上表面且不低于所述下部压制凹模的初始位置，所述支撑模向上运动到达的最高位置低于所述下部压制凹模上升处于最高位置时的下表面，所述支撑模安装在增设的升降装置上。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本发明采用的方法和装置使得被加热软化的玻璃板通过支撑模快速脱离水平传输辊道，减少了玻璃板与水平传输辊道的接触时间，消除了玻璃板上产生辊道痕迹的可能性；同时，玻璃板在支撑模上在上升过程中利用自身重力预先弯曲到一定弧度，为玻璃板在其后的最终压制弯曲成型中提供了更好的玻璃板过渡型面；该方法和装置简化了加工过程和设备，节省了生产成本，同时提高了产品的生产效率。

附图说明：

图1为传统的弯曲玻璃板压制成型装置示意图；

图2为传统的弯曲玻璃板压制成型方法弯曲过程示意图；

图3为传统的弯曲玻璃板形成的皱褶区域示意图；

图4为本发明中弯曲玻璃板的装置组成示意图；

图5为本发明中由环状四条边组成的支撑模示意图；

图6为本发明中由单边组成的支撑模示意图；

图7为本发明中由长边和短边组成的支撑模示意图；

图8为本发明中由两侧边组成的支撑模示意图；

图9为本发明玻璃板被支撑模托起脱离水平传输辊道过程示意图；

图10为本发明玻璃板从支撑模转移至下部压制凹模过程示意图；

图11为本发明玻璃板压制最终弯曲形状过程示意图；

图12为本发明玻璃板最终弯曲成型后转移至冷却或钢化工位过程示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明内容作进一步说明。

如图4所示，用框架结构简单示出玻璃板1在加热炉3中接受加热和软化的步骤和通过水平传输辊道2将被加热软化的玻璃板1运送出加热炉3运送进成型区4的步骤以及适于应用本发明方法的弯曲玻璃板的装置的组成部分。所述适于应用本发明方法的弯曲玻璃板的装置包括用于加热和软化玻璃板的加热炉3、用于运送玻璃板的水平传输辊道2和用于压制玻璃板最终成型的上部压制凸模5和下部压制凹模6，所述上部压制凸模5具有与最终弯曲玻璃板的凹面相配合的凸形成型表面，所述下部压制凹模6为环状且具有与最终弯曲玻璃板的凸面相配合的凹形成型表面，还包括用于支撑和预弯曲玻璃板的支撑模7，所述支撑模7的弯曲深度小于所述下部压制凹模对应边的弯曲深度，所述支撑模7具有一条边、两条边或四条边，所述支撑模7的初始位置低于水平传输辊道2上表面且不低于下部压制凹模6的初始位置，所述支撑模7向上运动到达的最高位置低于所述下部压制凹模6上升处于最高位置时的下表面，所述支撑模7安装在增设的升降装置上，所述升降装置(未示出)与所述下部压制凹模6的升降装置分别独立工作；用于驱动所述支撑模7向上运动和向下运动的所述升降装置可以由电机、减速箱和滚珠丝杠组成，也可以为气缸或液压缸，所述升降装置位于所述支撑模7下方；优选所述升降装置由电机、减速箱和滚珠丝杠组成时，所述电机的电机轴连接所述减速箱的输入轴，所述减速箱的输出轴连接所述滚珠丝杠的螺杆，所述滚珠丝杠的螺母固定连接所述下部压制凹模6；优选所述升降装置为气缸或液压缸时，所述下部压制凹模6固定在所述气缸或液压缸的活塞杆的顶端。图中，玻璃板1在加热炉3中被加热至软化温度，然后该被加热软化的玻璃板1还在水平传输辊道2上被旋转的棍子带动运送出加热炉3而进入玻璃弯曲成型区4，此时下部压制凹模6和支撑模7位于玻璃板和水平传输辊道2下方的初始位置。

如图5所示，优选支撑模7为具有四条边的环状结构，其轮廓形状和下部压制凹模6的轮廓形状大致相同，其各边的弯曲深度小于对应的下部压制凹模6的各边的弯曲深度，另外其各边也可以是平直的。图中的水平传输辊道2位于成型区4，所述水平传输辊道2的各个棍子的长度可以调换以满足下部压制凹模6和支撑模7的轮廓形状从而使下部压制凹模6和支撑模7穿过水平传输辊道2托起被加热软化的玻璃板1。支撑模7的初始位置高度低于水平传输辊道2上水平传输平面，但不低于下部压制凹模6，优选支撑模7的初始位置高度高于下部压制凹模6时，支撑模7上升的速度可以大于下部压制凹模6的上升速度也可以等于下部压制凹模6的上升速度；当支撑模7的初始位置高度等于下部压制凹模6时，支撑模7上升的速度大于下部压制凹模6的上升速度；这样是为了保证在上升阶段，所述被加热软化的玻璃板1在支撑模7上彻底完成预弯曲步骤后才被转移到下部压制凹模6上。所述支撑模7的外轮廓周长小于下部压制凹模6的内轮廓周长或者所述支撑模7的内轮廓周长大于下部压制凹模6的外轮廓周长，这样保证支撑模7可以从下部压制凹模6的内部穿过或者下部压制凹模6可以从支撑模7的内部穿过，从而使经过预弯曲的玻璃板能够顺利转移到下部压制凹模6上完成最终形状的压制。

如图6所示，进一步地，支撑模7仅具有一条边，该边对应于玻璃板上弯曲深度最大的一边，玻璃板上弯曲深度最大的一边在从水平传输辊道2上被托起向上运动的时候会由于与水平传输辊道2接触时间过长而产生辊道痕迹，而其他三边不会产生，故所述支撑模7仅设计具有一条边，该边的弯曲深度小于对应的下部压制凹模6的一边的弯曲深度以保证所述玻璃板被提升时该边不会由于与水平传输辊道2接触时间过长而产生辊道痕迹，另外该边也可以是平直的。图中的水平传输辊道2位于成型区4，所述水平传输辊道2的各个棍子的长度可以调换以满足下部压制凹模6和支撑模7的轮廓形状从而使下部压制凹模6和支撑模7穿过水平传输辊道2托起被加热软化的玻璃板1。支撑模7的初始位置高度低于水平传输辊道2的高度而高于下部压制凹模6的高度，支撑模7和下部压制凹模6一起以相同速度向上运动，在向上运动预弯曲的阶段，被加热软化的玻璃板的需要被预弯曲的一边贴合在支撑模7上，其他三边支撑在下部压制凹模6上，这样就保证了在上升阶段，被加热软化的玻璃板1的需要被预弯曲的一边在支撑模7上完成预弯曲步骤。所述支撑模7的长度小于下部压制凹模6对应边的长度或者所述支撑模7的长度大于下部压制凹模6对应边的长度，这样保证支撑模7可以从下部压制凹模6的内部穿过或者从下部压制凹模6外部侧边直接下降，从而使玻璃板上经过预弯曲的一边被下部压制凹模6托起进行最终形状的压制。

如图7和图8所示，进一步地，支撑模7具有两条边，该两边对应于玻璃板上弯曲深度较大的两对边，玻璃板上弯曲深度较大的两边在从水平传输辊道2上被托起向上运动的时候会由于自身重力下垂与水平传输辊道2接触时间过长而产生辊道痕迹，而其他两边不会产生，故所述支撑模7被设计具有两条边。图7表示支撑模7的两边为对应下部压制凹模6的长边和短边，图8表示支撑模7的两边为对应下部压制凹模6的两侧边，该两边的弯曲深度小于对应的下部压制凹模6的两边的弯曲深度，而且该两边也可以是平直的。图中的水平传输辊道2位于成型区4，所述水平传输辊道2的各个棍子的长度可以调换以满足下部压制凹模6和支撑模7的轮廓形状从而使下部压制凹模6和支撑模7穿过水平传输辊道2托起被加热软化的玻璃板1。支撑模7的初始位置高度低于水平传输辊道2的高度而高于下部压制凹模6的高度，支撑模7和下部压制凹模6一起以相同速度向上运动，在向上预弯曲的阶段，被加热软化的玻璃板的需要被预弯曲的两边贴合在支撑模7上，其他两边支撑在下部压制凹模6上，这样就保证了在上升阶段，被加热软化的玻璃板1在支撑模7上完成需要被预弯曲的两边的预弯曲步骤。所述支撑模7的长度小于下部压制凹模6对应两边的长度或者所述支撑模7的长度大于下部压制凹模6对应两边的长度，这样保证支撑模7可以从下部压制凹模6的内部穿过或者从下部压制凹模6两边的外侧直接下降，从而使玻璃板上经过预弯曲的两边被下部压制凹模6托起进行最终形状的压制。

如图9所示，被加热软化的玻璃板1被水平传输辊道2运送至成型区4中，当所述玻璃板1到达位于成型区4中的水平传输辊道2下方的下部压制凹模6和支撑模7的正上方位置时，优选支撑模7的初始位置高于下部压制凹模6的初始位置，支撑模7和下部压制凹模6同时向上运动，所述支撑模7先于下部压制凹模6接触并托起玻璃板1，由于支撑模7的弯曲深度较小，被加热软化的玻璃板1边部迅速与支撑模7贴合，在支撑模7向上运动的过程中，所述玻璃板1在支撑模7的作用下快速脱离水平传输装置以保证了不产生辊道痕迹，同时所述玻璃板由于自身重力的作用在支撑模7上被预弯曲。

如图10所示，当被加热软化的玻璃板1被支撑模7托起向上运动并脱离水平传输辊道2一段距离后，支撑模7停止向上运动，而下部压制凹模6继续向上运动，在下部压制凹模6向上运动的过程中，所述玻璃板1在支撑模7上经过预弯曲步骤而形成小于最终弯曲弧度的初步弯曲弧度，然后下部压制凹模6继续向上运动并托起已具有初步弯曲弧度的玻璃板1到一定高度，从而使所述玻璃板1完全脱离支撑模7并转移至下部压制凹模6上。由于支撑模7的预弯曲作用使得所述玻璃板的中央悬空区域的下垂程度降低，且在所述玻璃板四周角部形成了球面，为所述玻璃板1在下部压制凹模6上继续被压制成型做好准备，保证了所述玻璃板1能较好地与下部压制凹模6贴合。

如图11所示，下部压制凹模6托起被预弯曲的玻璃板后继续向上运动脱离支撑模7，最终带着所述玻璃板与上部压制凸模5相向运动对玻璃板进行挤压完成玻璃板最终形状的压制过程。所述上部压制凸模5为实心凸模，其内部有贯穿至凸形成型表面的多个孔，这些孔连接到产生真空的负压力源上，该负压力源产生真空一方面使得弯曲玻璃板被抽吸到凸形成型表面上以使加热软化的玻璃板充分形成最终形状，另一方面将弯曲玻璃板抽吸到凸形成型表面上保持一段时间为下部压制凹模复位和往复接送环接取弯曲玻璃板进入下一工序做准备。

如图12所示，上部压制凸模5和下部压制凹模6相互对压完成压制后，被压制弯曲的玻璃板继续被吸附在上部压制凸模的凸形成型表面上，下部压制凹模6和支撑模7向下运动回到水平传输辊道2传输平面下方的初始位置，具有最终弯曲形状的玻璃板继续被吸附在上部压制凸模5上保持一段时间，然后一往复接送环8进入成型区4中到达吸附在上部压制凸模5上的玻璃板的正下方，停止负压的产生，弯曲玻璃板落在往复接送环8上，往复接送环8将弯曲的玻璃板送入到下一道工位冷却或钢化。

在本发明中，下部压制凹模6和支撑模7的升降运动及其升降速度和时间节点的控制通过升降装置和控制电路进行控制，保证了支撑模7向上运动先于下部压制凹模6将被加热软化的玻璃板托起脱离水平传输辊道2以及其他动作的执行，达到了更精确的控制。

本发明所涉及的方法和装置特别适用于玻璃板最终弯曲深度大于20mm的弯曲玻璃板，并且玻璃板经过支撑模7预弯曲所形成的弧度是双向弯曲的。

所述上部压制凸模5、所述下部压制凹模6和所述支撑模7彼此相对独立运动，其相关的驱动装置以及下一冷却或钢化工位在本实施例及各附图中没有示出。

以上内容对本发明的弯曲玻璃板的方法和装置进行了描述，但是本发明并不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种弯曲玻璃板的方法，包括：

步骤1：在加热炉中加热和软化玻璃板；

步骤2：通过水平传输辊道将被加热软化的玻璃板运送出加热炉运送进成型区；

步骤3：下部压制凹模向上运动托起被加热软化的玻璃板；

步骤4：上部压制凸模与下部压制凹模相向运动以挤压所述玻璃板完成玻璃板最终形状的压制；

步骤5：将最终成型的弯曲玻璃板运送进冷却区或钢化区处理；

其特征在于：还包括在所述步骤2和所述步骤3之间加入设置一支撑模向上运动先于下部压制凹模将被加热软化的玻璃板托起脱离水平传输辊道并进行预弯曲步骤。

2.根据权利要求1所述的一种弯曲玻璃板的方法，其特征在于：所述支撑模托起并预弯曲所述被加热软化的玻璃板的一条边、两条边或四条边。

3.根据权利要求1或2所述的一种弯曲玻璃板的方法，其特征在于：所述支撑模与下部压制凹模同时向上运动或所述支撑模先于下部压制凹模向上运动。

4.根据权利要求1或2所述的一种弯曲玻璃板的方法，其特征在于：所述下部压制凹模在玻璃板在所述支撑模上预弯曲结束后接触并托起玻璃板。

5.根据权利要求1所述的一种弯曲玻璃板的方法，其特征在于：玻璃板在支撑模上经过预弯曲所形成的弧度是双向弯曲的。

6.根据权利要求1所述的一种弯曲玻璃板的方法，其特征在于：所述玻璃板在支撑模上经过预弯曲后的弯曲深度小于所述玻璃板的最终弯曲深度。

7.根据权利要求1所述的一种弯曲玻璃板的方法，其特征在于：所述玻璃板的最终弯曲深度大于20mm。

8.适于应用权利要求1所述方法的一种弯曲玻璃板的装置，包括用于加热和软化玻璃板的加热炉、用于运送玻璃板的水平传输辊道、用于压制玻璃板最终成型的上部压制凸模和下部压制凹模，所述上部压制凸模具有与最终弯曲玻璃板的凹面相配合的凸形成型表面，所述下部压制凹模为环状且具有与最终弯曲玻璃板的凸面相配合的凹形成型表面，其特征在于：还包括用于支撑和预弯曲玻璃板的支撑模，所述支撑模的弯曲深度小于所述下部压制凹模对应边的弯曲深度，所述支撑模具有一条边、两条边或四条边，所述支撑模的初始位置低于水平传输辊道上表面且不低于所述下部压制凹模的初始位置，所述支撑模向上运动到达的最高位置低于所述下部压制凹模上升处于最高位置时的下表面，所述支撑模安装在增设的升降装置上。

9.根据权利要求8所述的一种弯曲玻璃板的装置，其特征在于：所述支撑模由两条边组成时，其两条边是相对的。

10.根据权利要求8或9所述的一种弯曲玻璃板的装置，其特征在于：所述升降装置由电机、减速箱和滚珠丝杠组成，或选自气缸和液压缸中的一种。

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