DE102004029723B3

DE102004029723B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Vorspannen von Glasscheiben

Info

Publication number: DE102004029723B3
Application number: DE102004029723A
Authority: DE
Inventors: Herbert Radermacher
Original assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG; Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH
Current assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2024-06-22
Also published as: JP2008503438A; CN101018745A; US20080120996A1; EP1761468A1; WO2006005861A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen und Vorspannen einer Glasscheibe (2), wobei die auf Biegetemperatur erwärmte Glasscheibe (2) in horizontaler Lage mit Hilfe eines Formrings (50, 51) in die gewünschte Form gebogen, die gebogene Glasscheibe (2) auf diesem Formring (50, 51) in einer Vorspannstation (7) durch Aufblasen von Kühlluft mit Hilfe von mit Blasdüsen versehenen Blaskästen beidseitig schroff abgekühlt und anschließend einer Entnahmestation (9) zugeführt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Formring (50, 51) auf seinem Weg von der Biegestation (4) über die Vorspannstation (7) und die Entnahmestation (9) und wieder zurück in die Biegestation (4) auf einer vollständigen Umlaufbahn, insbesondere Kreisbahn (K), bewegt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Biegen und Vorspannen von Glasscheiben mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Biegen und Vorspannen von Glasscheiben mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 7.
Glasscheiben für Automobile oder Gebäude oder sonstige Einrichtungen müssen häufig in eine bestimmte Form gebogen und aus Gründen der Sicherheit und/oder Festigkeit vorgespannt werden. Die thermische Behandlung zur Herstellung solcher Glasscheiben, die als Einscheibensicherheitsglas bekannt sind, erfolgt in Biege- und Vorspannöfen. Ein typischer Biege- und Vorspannofen besteht aus einer Aufheizstrecke, einer Biegestation, mindestens einer Vorspannstation sowie einer optionalen Nachkühlstrecke hinter jeder Vorspannstation.
In der Aufheizstrecke werden die Glasscheiben in horizontaler Lage auf einem Rollenförderer in Richtung der Biegestation transportiert und dabei auf etwa 640°C aufgeheizt. In der Biegestation wird die erweichte Glasscheibe dann mittels Differenzdruck von dem Rollenbett abgehoben, von einer gebogenen Biegeform gebogen und auf einen Transportring abgelegt, welcher die Glasscheibe in die Vorspannstation verbringt. Die Biegeform kann eine konvexe oder konkave Form sein, sie kann vollflächig oder rahmenförmig sein. Es sind auch Kombinationen von konvexen und konkaven Biegeformen bekannt, wobei häufig die konvexe Biegeform auch zum Abheben der Glasscheiben von dem Rollenförderer und die konkave, ringförmige Biegeform gleichzeitig als Transport und/oder Vorspannring dient.
Die Form der Glasscheibe kann mittels Schwerkraft, durch kinetische Energie beim Abwerfen auf den Transport-/Formring oder mittels Pressen der Glasscheibe zwischen der Biegeform und dem Transport-/Formring erzeugt werden.
In der Vorspannstation erfolgt eine schroffe Abkühlung mittels eines von beiden Seiten auf die Glasscheibe einwirkenden Luftstroms, so dass die gewünschten Vorspannungen in das Glas eingebracht werden.
Der Vorspannvorgang erfordert im Vergleich zum Biegevorgang und zur Bereitstellung einer erhitzten Glasscheibe mehr Zeit. Wenn eine hohe Durchsatzrate für die Glasscheiben gewünscht wird, können zwei Vorspannstationen vorgesehen werden, welche dann seitlich neben der Biegestation angeordnet sind. Die Bewegungsrichtung der Transportringe ist also um 90° gegenüber der Glastransportrichtung auf dem Rollenförderer gedreht. Eine solche Anordnung hat neben dem Vorteil einer hohen Produktionsgeschwindigkeit aber auch gewisse Nachteile. Einerseits werden die weichen Glasscheiben in unterschiedliche Richtungen beschleunigt und transportiert, so dass sich Farmunterschiede aufgrund der unterschiedlich einwirkenden Massen- und Schwerkraft einstellen können. Auch die Abkühlung erfolgt unterschiedlich. Andererseits sind die relativ teuren Vorspannstationen mit leistungsfähigen Ventilatoren und aufwändigen Blaskästen doppelt bereitzustellen. Wenn eine Nachkühlstrecke zum Abkühlen der Glasscheiben auf eine Temperatur nahe der Umgebungstemperatur vorgesehen ist, muss diese ebenfalls in zweifacher Ausführung vorhanden sein.

Aus der PCT-Anmeldung WO 02/102728 A1 ist eine Biege- und Vorspanneinrichtung ohne zwei seitlich angeordnete Vorspannstationen und ein Verfahren bekannt, mit der ebenfalls die Produktionsgeschwindigkeit nicht an der Vorspannzeit für eine Glasscheibe gebunden ist. Diese Vorrichtung weist eine erste und eine zweite in Glasflussrichtung hintereinander angeordnete Vorspannstation auf sowie eine sich daran anschließende Nachkühlstation. In der ersten Vorspannstation wird die Glasscheibe nur teilweise vorgespannt, die letztendlich gewünschten endgültigen Vorspannwerte werden in der zweiten Vorspannstation erzielt. Eine Transportvorrichtung mit drei Ringen zum Unterstützen und Transportieren der Glasscheiben wird dabei so gesteuert, dass gleichzeitig mit dem Transport einer Glasscheibe aus der Biegestation eine zweite teilweise vorgespannte Glasscheibe aus der ersten in die zweite Vorspannstation und eine dritte vollständig vorgespannte Glasscheibe aus der zweiten Vorspannstation in die Nachkühlstation überführt wird. Dabei werden außerdem die Luftströme aus den oberen und unteren Blaskästen so ein- und ausgeschaltet, dass die Glasscheiben mittels eines Differenzdrucks jeweils von den Ringen gegen obere Haltevorrichtungen abgehoben werden, wenn die Transportvorrichtung in die Biegestation einfährt. Nachteilig bei dieser Biege- und Vorspanneinrichtung ist, dass eine relativ komplizierte Steuerung erforderlich ist. Außerdem strömt ständig ein Luftstrom aus den Blaskästen, insbesondere auch dann, wenn der erste Transportring in die Biegestation einfährt und deshalb eine Öffnung im Aufheizofen freigegeben werden muss; dadurch besteht die Gefahr, dass eine unzulässige Abkühlung der Biegezone durch Leckströme erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Biegen und Vorspannen sowie eine dazu geeignete Vorrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie des Vorrichtungsanspruchs 7 gelöst. Die Merkmale der abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieses Gegenstands an.

Erfindungsgemäß wird die übliche oszillierende Bewegung des Formrings zwischen der Biegestation, der Vorspannstation und der Entnahmestation durch eine Bewegung auf einer vollständigen Umlaufbahn ersetzt. Die technisch einfachste Ausführung der vollständigen Umlaufbahn stellt eine Kreisbahn dar, es sind aber auch ellipsenförmige Umlaufbahnen oder Umlaufbahnen mit geraden Abschnitten möglich.

Der Formring wird auf der vollständigen Umlaufbahn im Wesentlichen immer in eine Richtung bewegt, natürlich mit Ausnahme einer eventuell erforderlichen Oszillationsbewegung während des Vorspannvorgangs. Es findet also im Gegensatz zu den Verfahren nach dem Stand der Technik keine Umkehrbewegung des Formrings statt.

Die Bewegung des Formrings ist in der Regel nicht kontinuierlich, insbesondere in der Biegestation und in der Vorspannstation (bis auf eine Oszillationsbewegung) kann die Bewegung entlang der Umlaufbahn unterbrochen sein, es findet also ein Stop-and-Go-Betrieb statt.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass die Umlaufbahn nur in einer Ebene angeordnet ist. Wenn es erforderlich ist kann der Formring auf seinem Weg entlang der Umlaufbahn auf verschiedene Höhenlagen bewegt werden.

Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von dem Formring die Rede ist, dann soll damit nicht ausgeschlossen werden, dass dieser neben seiner Funktion als Transportring auch Vorspann- und/oder Biegefunktionen erfüllen kann.

Die Bewegung des Formrings auf einer vollständigen Umlaufbahn macht den Weg seines Rücktransports von der Entnahmestation durch die Vorspannstation hindurch überflüssig. Der Formring wird also von der einen Seite in die Biegestation eingefahren, auf der gegenüberliegenden Seite ausgefahren und dann in die Vorspannstation bewegt. Die einzelnen Bearbeitungsstationen – Biegestation, Vorspannstation und Entnahmestation – müssen dann natürlich ebenfalls auf der gleichen Umlaufbahn angeordnet sein, auf der sich der Formring bewegt.

Wenn die Bewegung des Formrings auf einer Umlaufbahn erfolgt, kann auch ohne weiteres ein optionaler weiterer Biegevorgang zwischen der eigentlichen Biegestation am Ende der Aufheizstrecke und der Vorspannstation in einer zweiten Biegestation erfolgen. So kann zum Beispiel in der Biegestation der Biegevorgang mittels kinetischer Energie durch Fallenlassen der erweichten Glasscheibe auf den Formring oder mittels eines Pressvorgangs durchgeführt werden, während der zweite Biegevorgang mithilfe der Schwerkrafteinwirkung auf die erweichte Glasscheibe erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit besonderem Vorteil durchgeführt werden, wenn mehrere Formringe auf der Umlaufbahn bewegt werden. Dann steht nämlich bereits ein zweiter Formring in der Biegstation zur Verfügung, während sich der erste Formring etwa noch in der Vorspannstation, in einer der nachfolgenden Bearbeitungsstationen ist oder auf dem Weg dorthin befindet. Wenn die Formringe fest miteinander verbunden sind, sollten selbstverständlich die Abstände zwischen den Formringen mit den Abständen der einzelnen Stationen übereinstimmen bzw. ein Vielfaches der Abstände zwischen den Stationen betragen. Dies bedeutet, dass die einzelnen fest miteinander verbundenen Formringe jeweils den gleichen Winkel zwischen sich einschließen.

Besonders kurze Taktzeiten lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aber erzielen, wenn die mindestens zwei Formringe unabhängig voneinander in nicht gleichförmiger Bewegung auf der Umlaufbahn bewegt werden. In diesem Fall kann die unterschiedliche Dauer der einzelnen Verfahrensschritte mittels einer angepassten Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit der Formringe auf ihrem Weg auf der Umlaufbahn ausgeglichen werden. Die Taktzeit des Verfahrens ist dann nur noch von der Dauer des längsten Verfahrensschritts abhängig, da nach dessen Beendigung gleich ein zweiter Formring für diesen Verfahrensschritt zur Verfügung steht, während der erste Formring dem nächsten Verfahrensschritt zugeführt wird. Ein weiterer Vorteil der unabhängigen Bewegung der Formringe auf der Umlaufbahn besteht darin, dass die einzelnen Bearbeitungsstationen einen beliebigen Winkel zwischen sich einschließen können. Dadurch kann der Abstand zwischen der Biegestation und der Vorspannstation besonders klein gewählt werden, um unerwünschte Wärmeverluste zu vermeiden, während der Abstand zwischen der Vorspannstation und der Entnahmestation oder zwischen der Entnahmestation und der Biegestation beliebig den Gegebenheiten vor Ort angepasst werden kann.

Die Bewegung der Formringe auf der Umlaufbahn kann besonders einfach verwirklicht werden, indem diese an jeweils einem Kragarm befestigt sind und sich die Kragarme um eine gemeinsame Achse drehen. Die auskragenden Arme können bei Bedarf auf einer Gleitbahn, einer Rollenbahn oder einem Luftkissen abgestützt werden. Von der Erfindung sind aber selbstverständlich auch andere konstruktive Möglichkeiten umfasst, die Formringe auf einer Umlaufbahn zu bewegen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen ohne Absicht einer Einschränkung aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor.
Die einzige Figur zeigt in stark vereinfachter Darstellung eine Aufsicht auf eine Vorrichtung zum Vorspannen von Glasscheiben gemäß der Erfindung.
Eine Vorrichtung 1 dient zum Vorspannen von Glasscheiben 2, welche in einem Ofen 3 während ihres Transports durch diesen in Pfeilrichtung auf nicht dargestellten Transportrollen auf ihre Biege- bzw. Vorspanntemperatur aufgeheizt werden. Am Ende des Ofens 3 befindet sich eine Biegestation 4, in der die Glasscheiben 2 von den Transportrollen abgehoben werden. Das Abheben von den Transportrollen kann beispielsweise mittels einer Saugplatte erfolgen, die von oben in die Nähe der Glasscheibenoberfläche herangeführt wird und dann die Glasscheibe 2 durch Lochbohrungen in der Oberfläche der Saugplatte ansaugt und von den Transportrollen abhebt. Die Saugplatte kann eben sein oder eine Wölbung aufweisen, mit der eine Vorbiegung der Glasscheiben 2 erzielt wird. Es sind aber auch andere Methoden bekannt, erhitzte Glasscheiben innerhalb eines Ofens anzuheben. In den meisten Fällen wird wie bei der Saugplatte ein Differenzdruck erzeugt, zum Beispiel mittels Anblasen der Glasscheiben von unterhalb der Transportebene. Bei einer anderen üblichen Methode wird der Differenzdruck mit Hilfe einer Luftströmung am Umfang der Glasscheiben hervorgerufen, wobei eine glockenförmige Vorrichtung über die Glasscheiben abgesenkt wird.
Nachdem die Glasscheibe 2 von den Transportrollen abgehoben wurde, wird ein Formring 50 in die Biegestation 4 bewegt. Der Formring 50 ist an einem Kragarm 60 befestigt und wird auf einer Umlaufbahn, die als Kreisbahn K ausgebildet ist, um den Mittelpunkt M im Uhrzeigersinn bewegt. Wenn der Formring 50 unter der abgehobenen Glasscheibe 2 in der Biegestation 4 positioniert ist, wird die Glasscheibe auf dem hier nur schematisch dargestellten Formring abgelegt oder abgeworfen. Die Formgebung der Glasscheibe 2 erfolgt dabei mittels Schwerkrafteinwirkung. Der Formring 50 trägt die Glasscheiben 2 an deren Umfang und besitzt die Kontur der gewünschten Biegung der Glasscheiben. Falls eine konvex gebogene Saugplatte verwendet wird, ist auch ein Pressbiegeschritt auf dem Formring möglich.
Nach dem Biegevorgang wird die Glasscheibe 2 auf dem Formring 50 liegend auf der Kreisbahn K im Uhrzeigersinn in eine Vorspannstation 7 transportiert und thermisch durch Aufblasen von Kühlluft vorgespannt. Die an diesem Verfahrensschritt beteiligten Vorrichtungsteile sind hier gestrichelt dargestellt, da diese Schritte zeitlich hintereinander erfolgen. Anschließend wird die vorgespannte Glasscheibe in eine Nachkühlstation 8 verbracht, die eine Entnahmestation 9 zum Entfernen der Glasscheibe 2 aus dem Formring 50 enthält, und dort auf eine für die Weiterverarbeitung erforderliche Temperatur abgekühlt wird.
Die dargestellte Vorrichtung enthält einen zweiten Formring 51, der an einem zweiten Kragarm 61 befestigt ist und sich ebenfalls auf der Kreisbahn K bewegt. Die Kragarme 60 und 61 besitzen voneinander unabhängige Antriebe und können sich auf ihrem Weg entlang der Kreisbahn K mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen und unabhängig voneinander beschleunigt werden. Während des Vorspannvorgangs, der üblicherweise die längste Zeit von den einzelnen Verfahrensschritten in Anspruch nimmt und einen Formring bindet, kann somit bereits der zweite Formring in die Biegestation einfahren und die nächste Glasscheibe übernehmen. Auf diese Weise kann die Taktzeit wesentlich reduziert werden. Es ist je nach Platzverhältnissen ebenfalls möglich, einen dritten und gegebenenfalls weitere Formringe auf der Kreisbahn anzuordnen, um die Taktzeit weiter zu reduzieren.

Claims

Verfahren zum Biegen und Vorspannen einer Glasscheibe (2), bei dem die auf Biegetemperatur erwärmte Glasscheibe (2) in horizontaler Lage mit Hilfe eines Formrings (50, 51) in die gewünschte Form gebogen, die gebogene Glasscheibe (2) auf diesem Formring (50, 51) in einer Vorspannstation (7) durch Aufblasen von Kühlluft mit Hilfe von mit Blasdüsen versehenen Blaskästen beidseitig schroff abgekühlt, und anschließend einer Entnahmestation (9) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Formring (2) auf seinem Weg zwischen Biegestation (4), Vorspannstation (7) und Entnahmestation (9) und wieder zurück in die Biegestation (4) auf einer vollständigen Umlaufbahn, insbesondere Kreisbahn (K) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheibe (2) auf ihrem Weg zwischen der Biegestation (4) und der Vorspannstation (7) einer zweiten, ebenfalls auf der Umlaufbahn (K) befindlichen Biegestation zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Formringe (50, 51) auf der Umlaufbahn (K) bewegt werden und nacheinander den Biegestationen (4), der Vorspannstation (7) und der Entnahmestation (9) zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formringe (50, 51) fest aneinander gekoppelt auf der Umlaufbahn (K) bewegt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formringe (50, 51) unabhängig voneinander auf der Umlaufbahn (K) bewegt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheiben (2) von der Entnahmestation (9) in eine Nachkühlstrecke (8) verbracht werden.
Vorrichtung zum Biegen und Vorspannen einer Glasscheibe (2), mit einer Aufheizstrecke (3) zum Erhitzen der Glasscheiben (2) auf Biegetemperatur, mit mindestens einer Biegestation (4), einer Vorspannstation (7), einer Entnahmestation (9) und mindestens einem Formring (50, 51), dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungseinrichtung zum Führen des Formrings (50, 51) auf einer vollständigen Umlaufbahn, insbesondere kreisförmigen Führungsbahn (K) zwischen der Biegestation (4), der Vorspannstation (7), der Entnahmestation (9) und wieder zurück in die Biegestation (4) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Biegestation (4) und der Vorspannstation (7) eine zweite Biegestation angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Formringe (50, 51) auf der Führungsbahn (K) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Formringe (50, 51) zumindest mittelbar miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Formringe (50, 51) unabhängig voneinander auf der Führungsbahn (K) bewegbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Formringe (50, 51) an jeweils einem Kragarm (60, 61) befestigt sind, welcher um eine im Mittelpunkt (M) der Umlaufbahn (K) angeordnete zentrale Achse drehbar gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Entnahmestation (9) eine Nachkühlstrecke (8) angeordnet ist.