CN110023259A - 用于玻璃弯曲的下垂辅助铰接工具设计 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于复杂的非可展薄玻璃弯曲的下垂辅助铰接工装设备。所述工装设备采用双轴铰接设计，除玻璃重力本身之外还引入可控外力。所述工装设备描述沿着主弯曲方向的铰接区段和沿着横弯曲方向的铰接区段。每一铰接区段可以包括铰链塔、配重、摆动止挡件和配重止挡件。

Description

用于玻璃弯曲的下垂辅助铰接工具设计

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求2016年10月20日申请的美国临时申请序列号第62/410492号的优先权权益，该临时申请的内容为本申请的基础并以全文引用方式并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及用于薄玻璃片弯曲过程的工具设计。薄玻璃片弯曲过程具有用于形成汽车玻璃(例如，挡风玻璃、侧窗、后窗和顶窗)的可能应用。也可在形成航空透明玻璃、高速火车玻璃和3-D显示器玻璃中使用此类过程。

背景技术

在汽车工业通常采用玻璃加热炉、输送机系统或退火炉以及弯曲设备进行玻璃片弯曲。现有玻璃片弯曲过程包括重力弯曲、压弯和辊压成型。一般来说，重力弯曲依赖于重力顺应固定或铰接工具上的高温下的玻璃。在压弯中，通过将玻璃从上部模具按压到下部模具来形成经加热玻璃，所述上部模具和下部模具还被称为凸模和凹模。滚压成型接合两组粗轧辊以使玻璃形成为设计的形状。因为压弯和辊压成型两者都不可避免地具有与工具的玻璃表面接触，所以重力弯曲通常是优选的，尤其是对于具有高光学性能要求的那些产品例如汽车玻璃来说。总的来说，现有技术在处理可展和简单化合物表面时能起到很好的作用。

目前，汽车制造商越来越关注空气动力性能和燃料效率。因此，未来的安全玻璃发展可能要求更大且更薄玻璃的更具空气动力的、复杂的且不对称的形状。然而，已发现用于弯曲具有复杂的非可展形状的现有弯曲技术的某些约束条件。需要用于弯曲此类复杂形状以达成高质量的轮廓和光学特性的下一代技术。

发明内容

本公开内容是针对用于重力弯曲玻璃片的设备和相关方法。

在一个实施方式中，一种用于重力弯曲玻璃片的设备包括基础框架、耦接到基础框架的第一主铰接区段，以及耦接到基础框架的第一横铰接区段。第一主铰接区段包括被构造成允许玻璃片沿着玻璃片的主弯曲方向重力弯曲的第一主摆。第一横铰接区段包括被构造成允许玻璃片沿着玻璃片的横弯曲方向重力弯曲的第一横摆。第一主摆被构造成因玻璃片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，其中第一主摆的闭合位置被构造成允许玻璃片弯曲成在主弯曲方向上具有比第一主摆的打开位置允许的曲率更大的曲率的形状。第一横摆被构造成因片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，其中第一横摆的闭合位置被构造成允许玻璃片弯曲成在横弯曲方向上具有比第一横摆的打开位置允许的曲率更大的曲率的形状。

在一个实施方式中，用于重力弯曲玻璃片的设备的每一铰接区段包括：摆动止挡件，其被构造成限制相应摆动在相应铰接区段的打开位置的枢转；配重，其与相应摆动相反；和配重止挡件，其被构造成限制配重在相应铰接区段的闭合位置的枢转。

在一个实施方式中，用于重力弯曲玻璃片的设备的每一铰接区段另外包括：配重杆，其支撑每一铰接区段的相应配重；和铰链塔，其耦接到基础框架；其中配重杆和每一相应铰接区段的摆动可枢转地安装在相应铰链塔上。

在一个实施方式中，设备另外包括耦接到基础框架的第二主铰接区段。第二主铰接区段被构造成允许玻璃片沿着玻璃片的主弯曲方向的重力弯曲。第二主铰接区段具有第二主摆，第二主摆被构造成因玻璃片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，以辅助在主弯曲方向上弯曲玻璃片。

在一个实施方式中，设备另外包括被构造成加热玻璃片的加热元件。

在一个实施方式中，加热元件包括被构造成提供辐射热的基于红外线的加热元件。

在一个实施方式中，设备另外包括被构造成阻挡对玻璃片的预定部分直接加热的热屏蔽件。

在一个实施方式中，热屏蔽件具有环形形状，并且玻璃片的预定部分是玻璃片的外部环形部分。

在一个实施方式中，热屏蔽件被构造成阻挡对约一半的玻璃片的加热。

在一个实施方式中，设备被构造成用于具有从约0.5mm到1.0mm的厚度范围的玻璃片的重力弯曲。

在一个实施方式中，第一主摆被构造成辅助在主弯曲方向上弯曲玻璃片以形成预定的可展形状，并且第一横摆被构造成辅助在横弯曲方向上弯曲玻璃片以形成预定的非可展形状。

在一个实施方式中，一种方法包括将玻璃片放置在重力弯曲工具上以用于弯曲玻璃片，并且在第一和第二加热阶段施加热。重力弯曲工具包括基础框架、耦接到基础框架的第一主铰接区段，以及耦接到基础框架的第一横铰接区段。第一主铰接区段包括被构造成允许玻璃片沿着玻璃片的主弯曲方向重力弯曲的第一主摆。第一横铰接区段包括被构造成允许玻璃片沿着玻璃片的横弯曲方向重力弯曲的第一横摆。第一主摆被构造成因玻璃片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，其中第一主摆的闭合位置被构造成允许玻璃片弯曲成在主弯曲方向上具有比第一主摆的打开位置允许的曲率更大的曲率的形状。第一横摆被构造成因片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，其中第一横摆的闭合位置被构造成允许玻璃片弯曲成在横弯曲方向上具有比第一横摆的打开位置允许的曲率更大的曲率的形状。

第一加热阶段包括当第一主铰接区段和第一横铰接区段处于打开位置时，将来自加热元件的热施加于玻璃片，以响应于主摆上的玻璃片的重量分布的改变而致使加热的玻璃片在主方向上重力弯曲并且致使第一主铰接区段枢转到闭合位置。

第二加热阶段包括当第一主铰接区段处于闭合位置且第一横铰接区段处于打开位置时，将来自加热元件的热施加于玻璃片，以响应于横摆上的玻璃片的重量分布的改变而致使加热的玻璃片在横向方向上重力弯曲并且致使第一横铰接区段枢转到闭合位置。

在一个实施方式中，第一加热阶段形成预定的可展形状，并且第二加热阶段形成预定的非可展形状。

在一个实施方式中，一种方法另外包括在第二加热阶段之前，将热屏蔽件放置在加热元件与重力弯曲工具之间。

在一个实施方式中，热屏蔽件减少对玻璃片的预定部分的加热。在一个实施方式中，玻璃片的预定部分是玻璃片的外部环形部分。

附图说明

并入本文中的附图形成说明书的部分并且说明本公开内容的实施方式。各图与描述一起用来进一步解释所公开的实施方式的原理并且使得相关领域的技术人员能够制作和使用所公开的实施方式。这些图意图为说明性的，而非限制性的。虽然在这些实施方式的上下文中大体描述本公开内容，但应理解，不意图将本公开内容的范围限制为这些特定实施方式。在图式中，相似元件符号指示相同或功能上类似的元件。

图1示出了根据实施方式的具有铁环工装设备的重力玻璃弯曲的示意性。

图2示出了呈现浴盆行为的玻璃片。

图3示出了与均匀加热下的标称状况相比的变形形状的形状轮廓的偏差的俯视图。

图4示出了沿着中心十字线的玻璃变形的比较。

图5示出了三个不同的重叠屏蔽件设计示例。

图6示出了边缘屏蔽产生的施加于玻璃片的不均匀热状况。

图7示出了以类似于图4的方式的具有不同的屏蔽设计的玻璃变形形状与标称的比较。

图8示出了玻璃片的边缘翘曲。

图9示出了挡风玻璃的变形轮廓曲线图。

图10示出了挡风玻璃的应力强度曲线图。

图11A示出了根据实施方式的处于初始打开位置中的工装设备。

图11B示出了根据图11A的实施方式的处于最终闭合位置的工装设备。

图11C示出了根据图11A的实施方式的从顶部角度的工装设备。

图11D示出了根据图11A的实施方式的从侧面角度的工装设备。

图12示出了根据实施方式的重力玻璃弯曲过程。

图13示出了根据实施方式的在重力玻璃弯曲过程期间的温度分布曲线。

图14示出了由边缘屏蔽产生的对应于图13并且施加于玻璃片的另一种不均匀热状况。

具体实施方式

在本文中参考如在附图中所说明的其实施方式详细描述本公开内容的实施方式，在附图中，相似元件符号用以指示相同或功能上类似的元件。对“一个实施方式”、“实施方式”、“一些实施方式”、“在某些实施方式中”等的提及指示所描述的实施方式可以包括特定特征、结构特性，但每个实施方式可未必包括所述特定特征、结构或特性。此外，此类短语未必是指相同实施方式。另外，当结合实施方式描述特定特征、结构或特性时，认为结合其它不管是否明确描述的实施方式来实现此类特征、结构或特性是在所属领域的技术人员的知识范围内。

在本文中列举包括上限值和下限值的数值范围时，除非在特定情形中另有说明，否则所述范围意图包括其端点，以及在所述范围内的所有整数和分数。权利要求书的范围并不意图限于在界定范围时列举的具体值。另外，当给出量、浓度或其它值或参数作为范围、一个或多个优选范围或优选上限值和优选下限值的列表时，这些应被理解为具体地公开由任一对的任何范围上限值或优选值与任何范围下限值或优选值形成的所有范围，而不管是否单独地公开这样的对。最终，当在描述值或范围端点时使用术语“约”时，本公开内容应理解为包括所述及的具体值或端点。当不用“约”列举范围的数值或端点时，范围的数值或端点意图包括两个实施方式：一个实施方式是用“约”修饰，并且一个实施方式是不用"约"修饰。

如本文所使用，术语“约”意指量、大小、配方、参数和其它数量与特性不精确且不必精确，而是可根据需要为近似的和/或更大或更小，其反映公差、换算因数、舍入、测量误差等，以及所属领域的技术人数已知的其它因数。

如本文所使用，“包括”是开放式过渡性短语。跟在过渡性短语“包括”之后的元件列表是非排它性列表，使得也可存在除在列表中具体列举的那些元件之外的元件。

如本文所使用的术语“或”是包括端值的；更具体地，短语“A或B”意指“A、B或A与B两者”。在本文中通过术语例如“A或B”和“A或B中的一个”来指定排它性“或”。

描述元件或组件的不定冠词“一个(a和an)”意指存在这些元件或部件中的一个或至少一个元件或部件。虽然这些冠词常规地用以表示所修饰的名词是单数名词，但除非在具体情况下另有说明，否则如本文所使用的冠词“一个(a和an)”还包括复数形式。类似地，同样除非在具体情况下另有说明，否则如本文所使用的定冠词“所述(the)”还表示所修饰的名词可为单数或复数。

术语“其中”用作开放式过渡性短语，引入对结构的一系列特性的叙述。

本公开内容的以下示例是说明性的，而非限制性的。所属领域的技术人员所能想到的本领域中常见的多种条件和参数的其它适合的修改和变化落在本公开内容的精神和范围内。

描述用于复杂的非可展薄玻璃弯曲的下垂(sag)辅助型铰接工装设备。所述工装设备采用双轴铰接设计，其除玻璃重力本身之外还引入可控外力。不同于典型铰接工具设计，本文中描述的工装设备包括沿着主弯曲方向的铰接区段和沿着横弯曲方向的铰接区段。每一铰接区段可以包括铰链结构、配重、摆动止挡件和配重止挡件。

在典型铰接工具设计中，仅使用单轴铰接辅助仅沿着主弯曲方向的玻璃弯曲。相比之下，本文中描述的工装设备将主弯曲涉及扩展到横弯曲方向。对于沿着横弯曲方向的一个或多个铰接区段，本文中描述的工装设备提供增强的支撑以形成具有较深横弯曲曲率的玻璃。

下文描述玻璃弯曲过程和设备。在玻璃片装载位置，所有摆动处于打开位置并且受位于摆动轨道下面的摆动止挡件支撑。在初始弯曲阶段期间，玻璃片弹性弯曲并且沿主摆铰接变形，即在主方向上弯曲。当主摆完全结束时，玻璃片形成为可展形状，例如圆筒形或圆锥形形状。在此，玻璃片具有与横摆轨道的温和接触。随着玻璃继续松弛，过程转到粘弹性弯曲阶段。玻璃片的中心部分开始下垂，这触发横摆结束。当横摆的配重杆接触配重止挡件时，所述横摆停止移动，并且玻璃片形状形成为非可展形状。

在此顺序动态过程中，玻璃片在整个弯曲循环中完全被工装设备支撑。这确保过程可重复性。此外，添加横铰接有益于玻璃达成较深弦高或下垂。因边缘约束，可消除翘曲和浴盆行为。所述过程的其它益处包括达成较低玻璃弯曲温度，减少过程缺陷的诱因，并且以最小工具痕迹改进玻璃光学性能。

在初始测试处需要工具校准以确保过程中的适当弯曲动态。一般程序包括：配重和位置设置、摆动止挡件高度调整，以及配重止挡件高度调整。这些确保工装设备在弯曲过程期间的恰当行为。

与先前设计相比，所述工装设备具有以下优点：(a)消除具有深横弯曲曲率或弦高度的部分的边缘翘曲；(b)通过增强的边缘支撑改进形状准确度；(c)降低玻璃弯曲温度并且减少过程缺陷的诱因；(d)通过完整动态支撑控制经过定向弯曲的表面轮廓；和(e)通过最小工具痕迹改进玻璃光学性能。本文中提供进一步细节和优点。

具有铁环支撑的重力弯曲的概述

在典型重力玻璃弯曲过程中，加热元件、工具支撑件和输送机系统是三个关键部件。图1示出了通过铁环工装设备102的重力玻璃弯曲的示意图。第一加热元件104和第二加热元件106可提供辐射热到预成型玻璃片108。加热元件104、106可为提供辐射热的基于红外线的电热器。通过个别环路控制，可分别控制来自每一加热元件104、106的功率输出以达成基于待弯曲玻璃形状的预定温度分布曲线。铁环102可以包括轨道110、支撑杆112和基底结构114。轨道宽度以在约2-4mm之间，并且高度以在20-30mm之间。铁环102可由不锈钢制成。可在轨道顶部使用不锈钢丝网减少可由玻璃-工具接触引起的工具痕迹。也可使用氮化硼增强接触表面光滑度。也可使用金属碳化物涂层改良轨道面耐久性。为维持过程可重复性，也可使用装载止挡件(未示出)并将其安装在轨道的两侧以提供装载导引。

已证实重力或下垂弯曲对形成非可展提出挑战。如所属领域中已知，可展是具有零高斯曲率的专用直纹曲面。可通过弯曲或辊压平面表面且无拉伸或撕裂来形成可展。因此，可展可等距展开成平面。圆筒形面和圆锥形面是可展的示例。相比之下，非可展具有非零高斯曲率，并且因此是非可展。举例来说，球面是非可展，这是因为其无法展开到平面上。

薄玻璃弯曲的挑战

通过重力弯曲将薄玻璃片弯曲成非可展存在特有挑战。本文中论述的薄玻璃通常具有从约0.5mm到1.0mm的厚度范围。在此玻璃厚度范围内的中发现两个主要挑战：浴盆行为和边缘翘曲。

在图2中示出了浴盆行为。浴盆行为是玻璃形成为浴盆状形状的现象，其在边缘展示过弯曲但在靠近玻璃中心处展示欠弯曲。图2中的阴影表示不同弯曲深度，并且虚线说明沿着中心十字线的弯曲。玻璃弯曲试验已发现当施加均匀加热时呈现此行为。还通过用玻璃弯曲粘弹性模型的数值模拟来证实此发现。

在最近的形状误差预测项目中，使用建模方法研究挡风玻璃。研究变形形状与标称的形状轮廓偏差。图3描绘所述项目的结果。图3示出与均匀加热下的标称相比的变形形状的形状轮廓偏差的俯视图。(用虚线勾画的)图表的顶部和底部区域示出玻璃片过弯曲，而中间区域表示欠弯曲。在均匀加热条件下通过基于粘弹性的玻璃弯曲模型获得变形形状。

图4通过展示沿着中心十字线的玻璃变形的比较进一步说明浴盆行为。粗实线412是标称曲线。细实线414表示当达到最大弯曲深度时的玻璃变形形状。虚线416是具有最小总形状误差的玻璃变形形状。细实线414和虚线416两者都是在均匀加热条件下的玻璃弯曲的数值建模结果。

为校正浴盆行为，可采用允许不均匀加热玻璃片的被动控制方法。可在加热元件与玻璃片之间放置顶部或底部环形屏蔽件以减小玻璃片边缘温度。图5示出了三个不同的重叠屏蔽件设计示例。第一屏蔽件520具有与预成型玻璃片的外边缘相一致的外边缘522。举例来说，在示出的实施方式中，外边缘522具有汽车挡风玻璃的外部形状。第一屏蔽件520具有界定第一屏蔽件520中的开口525的内边缘524。开口525的大小与形状设计为使得第一屏蔽件520具有60％的屏蔽区域用于阻挡来自加热元件的热。第二屏蔽件526具有与预成型玻璃片的外边缘相一致的相同外边缘522，但第二屏蔽件526具有界定开口529的内边缘528。开口529的大小与形状设计为使得第二屏蔽件526具有50％的屏蔽区域用于阻挡来自加热元件的热。第三屏蔽件530具有与预成型玻璃片的外边缘相一致的相同外边缘522，但第三屏蔽件530具有界定开口533的内边缘532。开口533的大小与形状设计为使得第三屏蔽件530具有30％的屏蔽区域用于阻挡来自加热元件的热。

图6示出了边缘屏蔽产生的施加于玻璃片的不均匀热状况。轮廓线连接相等温度的点。在图6中，最外边缘是最冷区域，其中每一同心区域温度逐渐增加。因此，中心区域表示最热区域且不加以屏蔽。

回到来自图5的三个屏蔽件设计示例，已模拟和评估具有不同屏蔽区域的每一设计。图7示出了以类似于图4的方式的具有不同屏蔽设计的玻璃变形形状与标称的比较。粗实线712表示标称设计和沿着玻璃片的中心十字线的所要形状。为进行比较，通过细实线说明沿着中心十字线的均匀加热设计714。还示出对应拆分图。图的左侧描绘变形形状与相同于图3的标称的形状轮廓偏差。右侧说明类似于图6的均匀热状况。第一屏蔽设计720对应于具有第一屏蔽件520的屏蔽设计。第二屏蔽设计726对应于具有第二屏蔽件526的屏蔽设计。第三屏蔽设计730对应于具有第三屏蔽件730的屏蔽设计。每一屏蔽设计也具有对应拆分图。此外，在每一图的左边示出变形形状与标称的形状轮廓偏差，并且在右边示出热状况。

当均匀加热设计714进行比较时，已观测到通过所有屏蔽设计选项的形状改进。对于第一屏蔽设计720，存在轻微的“过”弯曲，而对于第三屏蔽设计730，存在些许“欠”弯曲。总的说来，具有50％的屏蔽区域的第二屏蔽设计726展示最好的轮廓约定。因此，明显看出屏蔽设计在某程度上抵偿浴盆行为。

薄玻璃弯曲成非可展形状的第二挑战是边缘翘曲。边缘翘曲是在玻璃弯曲期间由膜应力，具体地表面压缩引起。边缘翘曲总是在玻璃产生较大横弯曲曲率的粘弹性阶段发生。具有较高弦高度/横弯曲曲率的玻璃片的部分在实验上和数值上两者上都具有较高翘曲可能性。另外，也相信边缘翘曲与玻璃边缘约束有关。具有不同拐角形状的玻璃片部分具有不同翘曲响应。图8示出了用虚线加以强调的边缘翘曲。图9和10示出挡风玻璃的数学建模结果。可在图9的变形轮廓曲线图中清楚地观测到翘曲。且图10中的应力强度曲线图示出发生翘曲的位置处的应力集中。

专用铰接工具和弯曲过程已发展到可解决浴盆行为和边缘翘曲两者。

下垂辅助铰接工装设备

在典型铰接工具设计中，单个铰接轴仅用以辅助沿着主弯曲方向的玻璃弯曲。例如美国专利申请公开案第2005/0092028A1号，单轴铰接可以包括双对称翼片以提供移动支撑，从而达成主方向上的玻璃弯曲。例如美国专利申请公开案第2015/0152002Al号，一种工具设计仅包括一个用于不对称形状弯曲的翼片。美国专利申请公开案第2010/0064730Al号提出具有双轨道铰接设计的另一工具设计。所有这些设计都在集中于形状的主弯曲的单轴铰接范围内。其在处理可展形状和具有小横弯曲曲率的非可展形状时为有效的。然而，这些设计具有弯曲具有较深横弯曲曲率的非可展形状的玻璃片的有限能力，尤其是对于具有从约0.5mm到1.0mm的厚度范围的薄玻璃。此类薄玻璃的一个示例是玻璃。

为解决先前针对薄玻璃片弯曲论述的挑战，具体为非可展轮廓、浴盆行为和边缘翘曲，描述下垂辅助铰接设备和弯曲过程。图11A-11C示出了下垂辅助铰接工装设备的一个实施方式。图11A示出了处于初始打开位置的工装设备。图11B示出了处于最终闭合位置的工装设备。图11C示出了从顶部角度的工装设备。图11D示出了从侧面角度的工装设备。工装设备1100采用用于重力弯曲玻璃片1108的双轴铰接设计，其在主弯曲方向和横弯曲方向两者上引入可控外力。在一个实施方式中，工装设备1100被构造成用于具有从约0.5mm到1.0mm的厚度范围的玻璃片的重力弯曲，不过其还可与其它厚度范围一起使用。工装设备1100包括基础框架1114、耦接到基础框架的第一主铰接区段1140、第二主铰接区段1150、耦接到基础框架的第一横铰接区段1160，以及耦接到基础框架的第二横铰接区段1170。

第一主铰接区段1140包括被构造成允许玻璃片1108沿着主弯曲方向1111的重力弯曲的第一主摆1141。第一主摆1141包括用于支撑玻璃片1108的第一主轨道1142以及允许第一主轨道1142弧形旋转的第一主摆杆1143a和第二主摆杆1143b。第一主摆杆1143a和第二主摆杆1143b绕第一主铰链塔1145a和第二主铰链塔1145b旋转。如在图11A中所示出，第一主铰接区段1140还包括第一主摆止挡件1144，其被构造成限制第一主摆1141在第一主铰接区段1140的打开位置的枢转。第一主配重1146a和第二主配重1146b分别在第一主摆杆1143a和第二主摆杆1143b上。在打开位置，第一主配重1146a和第二主配重1146b平衡玻璃片1108与第一主摆1141的重量。如在图11B中所示出，第一主配重止挡件1147a和第二主配重止挡件1147b分别被构造成限制第一主配重1146a和第二主配重1146b在闭合位置的枢转，并且由此限制第一主铰接区段1140的旋转。

在一个实施方式中，第一主摆1141被构造成因玻璃片1108的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，其中第一主摆1141的闭合位置被构造成允许玻璃片1108弯曲成在主弯曲方向上具有比第一主摆1141的打开位置允许的曲率更大的曲率的形状。

第二主铰接区段1150包括被构造成允许玻璃片1108沿着主弯曲方向1111的重力弯曲的第二主摆1151。第二主摆1151包括用于支撑玻璃片1108的第二主轨道1152以及允许第二主轨道1152弧形旋转的第三主摆杆1153a和第四主摆杆1153b。第三主摆杆1153a和第四主摆杆1153b绕第三主铰链塔1155a和第四主铰链塔1155b旋转。如在图11A中所示出，第二主铰接区段1150还包括第二主摆止挡件1154，其被构造成限制第二主摆1151在第二主铰接区段1150的打开位置的枢转。第三主配重1156a和第四主配重1156b分别在第三主摆杆1153a和第四主摆杆1153b上。在打开位置，第三主配重1156a和第四主配重1156b平衡玻璃片1108与第二主摆1151的重量。如在图11B中所示出，第三配重止挡件1157a和第四配重止挡件1157b分别被构造成限制第三主配重1156a和第四主配重1156b在闭合位置的枢转，并且由此限制第二主铰接区段1150的旋转。

第一横铰接区段1160包括被构造成允许玻璃片1108沿着横弯曲方向1113的重力弯曲的第一横摆1161。第一横摆1161包括用于支撑玻璃片1108的第一横轨道1162以及允许第一横轨道1162弧形旋转的第一横摆杆1163a和第二横摆杆1163b。第一横摆杆1163a和第二横摆杆1163b绕第一横铰链塔1165a和第二横铰链塔1165b旋转。如在图11A中所示出，第一横铰接区段1160还包括第一横摆止挡件1164，其被构造成限制第一横摆1161在第一横铰接区段1160的打开位置的枢转。第一横向配重1166a和第二横向配重1166b分别在第一横摆杆1163a和第二横摆杆1163b上。在打开位置，第一横向配重1166a和第二横向配重1166b平衡玻璃片1108与第一横摆1161的重量。第一横向配重止挡件1167a和第二横向配重止挡件1167b分别被构造成限制第一横向配重1166a和第二横向配重1166b在闭合位置的枢转，并且由此限制第一横铰接区段1160的旋转。

在一个实施方式中，第一横摆1160还被构造成因玻璃片1108的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，其中第一横摆1160的闭合位置允许玻璃片1108弯曲成在横弯曲方向上具有比第一横摆1160的打开位置允许的曲率更大的曲率的形状。

第二横铰接区段1170包括被构造成允许玻璃片1108沿着横弯曲方向1113的重力弯曲的第二横摆1171。第二横摆1171包括用于支撑玻璃片1108的第二横轨道1172以及允许第二横轨道1172弧形旋转的第三横摆杆1173a和第四横摆杆1173b。第三横摆杆1173a和第四横摆杆1173b绕第三横铰链塔1175a和第四横铰链塔1175b旋转。如在图11A中所示出，第二横铰接区段1170还包括第二横摆止挡件1174，其被构造成限制第二横摆1171在第二横铰接区段1170的打开位置的枢转。第三横向配重1176a和第四横向配重1176b分别在第三横摆杆1173a和第四横摆杆1173b上。在打开位置，第三横向配重1176a和第四横向配重1176b平衡玻璃片1108与第二横摆1151的重量。第三配重止挡件1177a和第四配重止挡件1177b分别被构造成限制第三横向配重1176a和第四横向配重1176b在闭合位置的枢转，并且由此限制第二横铰接区段1170的旋转。

因此，在图11A-11C中示出的实施方式中，用于重力弯曲玻璃片的设备的每一铰接区段另外包括支撑每一铰接区段的相应配重的配重杆以及耦接到基础框架的铰链塔，其中配重杆和每一相应铰接区段的摆动可枢转地安装在相应铰链塔上。

通过适当的配重设置和温度控制，可在不同玻璃弯曲阶段触发铰接摆动，并且可达成可控玻璃弯曲动态以实现最优化玻璃弯曲行为下的较深横弯曲曲率。另外，工装设备1100还能够通过限制摆动区段的剩余部分的动作而转换成单轴铰接或单臂铰接工装设备。这允许针对不同弯曲需要而最大限度地使用所述工具。

在一个实施方式中，第一主摆1141和第二主摆1151各自被构造成辅助在主弯曲方向1111上弯曲玻璃片以形成预定的可展形状，并且第一横摆1161和第二横摆1171各自被构造成辅助在横弯曲方向上弯曲玻璃片以预定的非可展形状。

在一个实施方式中，工装设备1100可与加热元件如上文关于图1所描述的辐射加热元件104和106一起使用。此类加热元件可朝向玻璃片1108均匀地供应辐射热。在一个实施方式中，加热元件包括被构造成提供辐射热的基于红外线的加热元件。在一个实施方式中，所述设备另外包括热屏蔽件，如关于图5描述的环形热屏蔽件设计。热屏蔽件可被构造成阻挡对玻璃片的预定部分的直接加热。在一个实施方式中，热屏蔽件具有环形形状，并且玻璃片的预定部分是玻璃片的外部环形部分。在一个实施方式中，热屏蔽件被构造成阻挡对约一半的玻璃片的加热。

下文描述玻璃弯曲过程。图12示出了示例方法1200。在图13中示意性地示出对应温度分布曲线。可例如结合工装设备1100使用玻璃弯曲过程1200。在此顺序动态过程中，玻璃片在整个弯曲循环中完全被工装设备支撑。所述布置还确保过程可重复性。此外，添加横铰接有益于玻璃达成较深横弯曲曲率或弦高度。因边缘约束，还有益于消除薄玻璃弯曲的边缘翘曲。所述过程还达成较低玻璃弯曲温度并减少过程缺陷的诱因，并且通过最小工具痕迹改进玻璃光学质量。

方法1200从装载位置中的工装设备开始。在装载位置，所有摆动部分展开并且受位于每一轨道下面的止挡件支撑。在装载之前，在初始测试处需要工具校准以确保在所述过程期间的适当弯曲。一般来说，工具校准包括配重位置设置、摆动止挡件高度调整和配重止挡件高度调整。这确保预成型玻璃片的适当平衡和支撑。

框1202包括将玻璃片放置在重力弯曲工具上以用于弯曲玻璃片。

框1204包括第一加热和弯曲阶段。在第一加热阶段期间，玻璃循着主铰接部变形。当主摆(左和右)完全结束时，玻璃形成为可展形状，例如圆筒形面或圆锥形面，并且玻璃片具有与横摆轨道的温和接触。在一个实施方式中，当第一主铰接区段和第一横铰接区段处于打开位置时，将来自加热元件的热施加于玻璃片，以响应于主摆上的玻璃片的重量分布的改变而致使加热的玻璃片在主方向上重力弯曲并且致使第一主铰接区段枢转到闭合位置。

框1208包括第二加热和弯曲阶段。随着玻璃在高温下继续松弛，所述过程转到第二加热阶段。玻璃片的中心部分开始下垂，这因质量分布改变而触发横摆结束。沿玻璃轮廓的横摆改变并且提供连续支撑直至达到最终设计形状。当横摆的配重杆接触其相应止挡件时，所述横摆停止移动，并且玻璃形状成型。

在实施方式中，第二加热阶段包括当第一主铰接区段处于闭合位置且第一横铰接区段处于打开位置时，将来自加热元件的热施加于玻璃片，以响应于横摆上的玻璃片的重量分布的改变而致使加热的玻璃片在横向方向上重力弯曲并且致使第一横铰接区段枢转到闭合位置。

在一个实施方式中，第一加热阶段形成预定的可展形状，并且第二加热阶段形成预定的非可展形状。

在一个实施方式中，第二加热和弯曲阶段是差分加热和弯曲阶段，其包括在框1206处，在第二加热阶段之前，将热屏蔽件放置在加热元件与重力弯曲工具之间。图13示出了通过温度分布曲线的一系列加热阶段。在图13中的阶段5与6之间引入热屏蔽件。玻璃片的预定屏蔽边界部分在其后呈现小温度升高，而未屏蔽区的温度继续显著地增加。在一个实施方式中，玻璃片的预定部分是如在图14中所示出的玻璃片的外部环形部分。

虽然本文中已描述各种实施方式，但其仅以示例而非限制方式呈现。应明白，基于本文中呈现的教示和教导的改变和修改意图在所公开的实施方式的等效物的含义和范围内。因而，对于所属领域的技术人员显而易见的是可在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下做出形式和细节上的各种改变。如所属领域的技术人员将了解，本文中呈现的实施方式的元件不必是互斥的，而是可互换的以满足各种需要。

应理解，本文中使用的措辞和术语是为了描述而非限制目的。本公开内容的广度和范围不应受上述示例性实施方式中的任一个限制，而是应仅根据所附权利要求书和其等效物界定。

Claims (20)

1.一种用于重力弯曲玻璃片的设备，其包括：

基础框架；

第一主铰接区段，其耦接到所述基础框架，所述第一主铰接区段包括被构造成允许所述玻璃片沿着所述玻璃片的主弯曲方向重力弯曲的第一主摆；和

第一横铰接区段，其耦接到所述基础框架，所述第一横铰接区段包括被构造成允许所述玻璃片沿着所述玻璃片的横弯曲方向重力弯曲的第一横摆；

其中所述第一主摆被构造成因所述玻璃片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，其中所述第一主摆的所述闭合位置被构造成允许所述玻璃片弯曲成在所述主弯曲方向上具有比所述第一主摆的所述打开位置允许的曲率更大的曲率的形状；且

其中所述第一横摆被构造成因所述片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，其中所述第一横摆的所述闭合位置被构造成允许所述玻璃片弯曲成在所述横弯曲方向上具有比所述第一横摆的所述打开位置允许的曲率更大的曲率的形状。

2.如权利要求1所述的设备，其中每一铰接区段另外包括：

摆动止挡件，所述摆动止挡件被构造成限制相应摆动在相应铰接区段的打开位置的枢转；

配重，所述配重与所述相应摆动相反；和

配重止挡件，其被构造成限制所述配重在所述相应铰接区段的所述闭合位置的枢转。

3.如权利要求2所述的设备，其中每一铰接区段另外包括：

配重杆，所述配重杆支撑每一铰接区段的相应配重；和

铰链塔，所述铰链塔耦接到所述基础框架；

其中所述配重杆和每一相应铰接区段的摆动可枢转地安装在相应铰链塔上。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述设备另外包括：

第二主铰接区段，其耦接到所述基础框架，所述第二主铰接区段被构造成允许所述玻璃片沿着所述玻璃片的主弯曲方向的重力弯曲并且包括第二主摆，其中所述第二主摆被构造成因所述玻璃片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，以辅助在所述主弯曲方向上弯曲所述玻璃片。

5.如权利要求4所述的设备，其中每一铰接区段另外包括：

摆动止挡件，所述摆动止挡件被构造成限制相应摆动在相应铰接区段的打开位置的枢转；

配重，所述配重与所述相应摆动相反；和

配重止挡件，其被构造成限制所述配重在所述相应铰接区段的所述闭合位置的枢转。

6.如权利要求4所述的设备，其中所述设备另外包括：

第二横铰接区段，其耦接到所述基础框架，所述第二横铰接区段被构造成允许所述玻璃片沿着所述玻璃片的所述横弯曲方向的重力弯曲并且包括第二横摆；和

其中所述第二横摆被构造成因所述玻璃片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，以辅助在所述横弯曲方向上弯曲所述玻璃片以形成预定的非可展形状。

7.如权利要求6所述的设备，其中每一铰接区段另外包括：

摆动止挡件，所述摆动止挡件被构造成限制相应摆动在相应铰接区段的打开位置的枢转；

配重，所述配重与所述相应摆动相反；和

配重止挡件，其被构造成限制所述配重在所述相应铰接区段的所述闭合位置的枢转。

8.如权利要求1所述的设备，其另外包括加热元件，其中所述加热元件被构造成加热所述玻璃片。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述加热元件包括被构造成提供辐射热的基于红外线的加热元件。

10.如权利要求8所述的设备，其另外包括热屏蔽件，所述热屏蔽件被构造成阻挡对所述玻璃片的预定部分直接加热。

11.如权利要求10所述的设备，其中所述热屏蔽件具有环形形状，并且所述玻璃片的所述预定部分是所述玻璃片的外部环形部分。

12.如权利要求10所述的设备，其中所述热屏蔽件被构造成阻挡对约一半的所述玻璃片加热。

13.如权利要求1所述的设备，其中所述设备被构造成用于具有从约0.5mm到1.0mm的厚度范围的玻璃片的重力弯曲。

14.如权利要求1所述的设备，其中所述第一主摆被构造成辅助在所述主弯曲方向上弯曲所述玻璃片以形成预定的可展形状，并且所述第一横摆被构造成辅助在所述横弯曲方向上弯曲所述玻璃片以形成预定的非可展形状。

15.一种方法，其包括：

将玻璃片放置在重力弯曲工具上以用于弯曲玻璃片，所述重力弯曲工具包括：

第一主铰接区段，其耦接到基础框架，所述第一主铰接区段包括被构造成允许所述玻璃片沿着所述玻璃片的主弯曲方向重力弯曲的第一主摆；和

第一横铰接区段，其耦接到所述基础框架，所述第一横铰接区段包括被构造成允许所述玻璃片沿着所述玻璃片的横弯曲方向重力弯曲的第一横摆；

其中所述第一主摆被构造成因所述玻璃片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，其中所述第一主摆的所述闭合位置被构造成允许所述玻璃片弯曲成在所述主弯曲方向上具有比所述第一主摆的所述打开位置允许的曲率更大的曲率的形状；且

其中所述第一横摆被构造成因所述片的重力弯曲而从打开位置枢转到闭合位置，其中所述第一横摆的所述闭合位置被构造成允许所述玻璃片弯曲成在所述横弯曲方向上具有比所述第一横摆的所述打开位置允许的曲率更大的曲率的形状；

在第一加热阶段，当所述第一主铰接区段和所述第一横铰接区段处于所述打开位置时，将来自加热元件的热施加于所述玻璃片，以响应于主摆上的所述玻璃片的重量分布的改变而致使所述加热的玻璃片在主方向上重力弯曲并且致使所述第一主铰接区段枢转到所述闭合位置；

在第二加热阶段，当所述第一主铰接区段处于所述闭合位置且所述第一横铰接区段处于所述打开位置时，将来自所述加热元件的热施加于所述玻璃片，以响应于横摆上的所述玻璃片的所述重量分布的改变而致使所述加热的玻璃片在横向方向上重力弯曲并且致使所述第一横铰接区段枢转到所述闭合位置。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述第一加热阶段形成预定的可展形状，并且所述第二加热阶段形成预定的非可展形状。

17.如权利要求15所述的方法，其另外包括：在所述第二加热阶段之前，将热屏蔽件放置在所述加热元件与所述重力弯曲工具之间。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述热屏蔽件减少对所述玻璃片的预定部分的加热。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述玻璃片的所述预定部分是所述玻璃片的外部环形部分。

20.一种方法，其包括：

将玻璃片放置在重力弯曲工具上以用于弯曲玻璃片；

在第一加热阶段，将来自加热元件的均匀热施加于所述玻璃片，以致使所述加热的玻璃片在主方向上重力弯曲，从而形成预定的可展形状；

在第二加热阶段，将来自所述加热元件的不均匀热施加于所述玻璃片，以致使所述加热的玻璃片在所述横向方向上重力弯曲，从而形成预定的非可展形状。