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Verfahren und Vorrichtung zum Glasbiegen von Flachglas mit sehr engen Biegeradien nach dem Schwerkraftbiegeverfahren mit Zusatzheizstrahlern bei oberflächenbehandelten Gläsern, vorzugsweise für beschichtetes Flachglas, Siebdruckleser, Farbgläser, Gläser mit keramischen Einbrennverfahren, Satinatogläser und sandgestrahlte Flachgläser.
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Im Schwerkraftbiegeverfahren ist es möglich Flachgläser mit einem Biegeradius von maximal 100 mm in einem Biegevorgang abdruckfrei zu biegen. Kleinere Biegeradien sind nur möglich, wenn im Bereich der Biegung höhere Temperaturen eingesetzt werden. Dadurch diese höheren Temperaturen kommen auf der Unterseite der Flachglasschreibe Glasabdrücke durch das Formungswerkzeug zustande. Diese beeinträchtigen die Qualität der gebogenen Scheibe beträchtlich. Bisherige bekannte Verfahren zum Biegen von Flachglas durch Schwerkraft bedienen sich unterstützend zusätzlicher Druckkräfte oder Saugkräfte. Weiterhin werden Formen eingesetzt, um die Endform zu erreichen. Hierbei werden die Formen in eine Hilfsrahmenanordnung integriert. Das Flachglas wird auf die Hilfsrahmenanordnung platziert und auf die Erweichungstemperatur erhitzt. Zur Sicherstellung des gewünschten Ergebnisses werden die Glasscheiben mit einer ringartig umlaufenden oder abschnittweisen Befestigungsschiene fixiert. Durch die Schwerkraft nähern sich die Flachglasplatten der Form an und werden zusätzlich mit komplementären Formen in die Endform gezogen oder gepresst. Diese Verfahren führen sicherlich zum schnellen und zuverlässigen Ergebnis. Sie sind dagegen jedoch sehr unflexibel. Eine Anpassung an eine neue Form bedeutet erheblichen Aufwand durch den Formenbau.
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Weitere Lösungen sehen zwar diskret einwirkende Kräfte vor, welche sich jedoch auf die das Flachglas formende Vorrichtungen beziehen. Die
DE 103 35453 A1 offenbart dafür ein Verfahren zum Biegen von Flachglas mittels eines elastischen Tuches. Dieses Tuch wird auf einen Grundkörper mit kreisförmiger Öffnung aufgelegt und einer radial nach außen gerichteten Tuchspannung mit geeigneten Mitteln ausgesetzt. Der Grundkörper dient hierbei als Werkstückhalter des Flachglases. Die hier beschriebene Lösung besitzt jedoch sehr begrenzte Formgebungsmöglichkeiten.
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Hingegen wirken diskrete Kräfte auf eine hängende Scheibe, wie in der
DE 29 49 559 C2 beschrieben. Bei diesem Verfahren mit diskreten Krafteinwirkungspunkten wird die zu biegende Glasplatte an Zangen aufgehängt und nach dem Erwärmen auf die Verformungstemperatur durch Querkräfte die Verformung erzielt. Der komplizierte Aufbau benötigt eine aufwändige Überwachung des Biegeprozesses.
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Weiterhin finden sich Lösungen zum gezielten Erhitzten von lokalen Bereichen für eine besondere Möglichkeit der Formgebung. Hierzu offenbart die
DE 10 2006 035 555 A1 ein Verfahren und eine Anordnung zur Temperierung sowie zur weiteren lokalen Erwärmung und zum Biegen von Glasplatten. Hierbei wird die auf unterhalb der Erweichungstemperatur erwärmte Glasplatte durch einen an Verformungsabschnitten lokalen Energieeintrag weiter erwärmt und mittels Biegemittel und der Verlagerung von an der Glasplatte fixierten Greifmitteln verformt. Der Nachteil hierbei ist der komplizierte Aufbau zum Erreichen der Herstellung einer komplexen Form.
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Die
DE 699 09 665 T2 offenbart eine Anordnung und ein Verfahren zur lokalen Erwärmung von Glasplatten. Hierbei werden die Glasscheiben neben einer Konvektionswärme auch durch Strahlungswärme erwärmt. Die Konvektionsdüsen und Strahlungsheizwiderstände sind hierbei quer zur Transportrichtung des Ofens angeordnet. Der Nachteil dieser Lösung liegt in der begrenzten Nutzbarkeit der Erwärmung der Glasplatten mit dem Ziel die entsprechend erwärmten Glasscheiben komplex zu biegen.
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So offenbart die
DE 1 043 596 eine Vorrichtung bei der Wärmestrahlungsquellen beweglich über und unter einer Förderanlage angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt die Zuschaltung und Abschaltung einzelner oder gruppierter Wärmestrahlungsquellen nach einem Muster. Nachteilig an dieser Lösung ist die strenge Anordnung der Wärmestrahlungsquellen in Längs- und Querrichtung der Ofenkammer. Hierdurch lassen sich nur begrenzt flexible Biegeszenarien umsetzen.
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Die
EP 0 486 952 B1 beschriebt eine Anordnung von länglichen Widerstandsheizelementen, welche durch Zuschalten oder Abschalten die Glasplatte entsprechend eines vorgegebenen Muster erwärmen, wobei die Glasplatte durch den Ofen bewegt wird und die Widerstandsheizelemente so gesteuert werden, dass immer ein vorbestimmter Bereich der Glasscheibe erwärmt wird. Hierbei kommt ein Computerprogramm zu Einsatz. Durch die Wahl der Ausführung der Widerstandsheizelementen und der Anordnung dieser fehlt bei der Umsetzung die gebotene und geforderte Flexibilität der Lösung. Bei der Anwendung an zur Transportrichtung schräg verlaufenden Temperierungszonen besteht hierbei das Problem der ungleichen Temperierung der Glasscheibe durch auftretende lokale Temperaturminima und Temperaturmaxima, durch verhältnismäßig lange Vorlaufzeiten beim Erwärmen und langer Nachlaufzeiten des Ankühlens nach dem Abschalten. Somit stellt sich die Lösung als energetisch ungünstig dar.
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All diese Lösungen sind für sich sehr interessant und speziell einsetzbar. Zum Herstellen von Flachglas mit engen Biegeradien sind sie jedoch nicht sonderlich geeignet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren und eine dazugehörige einfache Vorrichtung zum Biegen von Flachglas mit engen Biegeradien nach dem Schwerkraftbiegeverfahren ohne ein Biegewerkzeug zu schaffen, wobei störende Abdrücke auf der fertig gebogenen Glasfläche vermieden werden.
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Aufgabe wird durch das neue Biegeverfahren nach Anspruch 1 und durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 4 gelöst. Das neue Biegeverfahren besitzt kein eigentliches Biegewerkzeug mehr. Der Glasbiegetisch bis hin zur Glasbiegewalze dient lediglich zur Aufnahme des zu biegenden Glases. Mit dem neuen Verfahren wird ein fehlerfreies, gebogenes Flachglas mit höchsten Qualitätserwartungen erreicht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 3 dargestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 5 bis 8 aufgeführt.
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Nach Anspruch 2 kann der gewünschte Biegeradius durch die Heizleistung des oder der Elektroheizstäbe oder durch den Abstand zwischen Flachglasscheibe und Elektroheizstab beeinflusst werden. Längere Heizzeiten und größerer Abstand zwischen Flachglasscheibe und Elektroheizstab führen zu größeren Biegeradien, kürzere Heizzeiten und kleinere Abstände des Heizstabes zum Flachglas zu kleineren Biegeradien.
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Nach Anspruch 3 wird beim Einsatz eines Infrarotglasbiegeofens oberhalb der Glasbiegezone eine Abdeckung angeordnet. Hierdurch wird die Wärmeeinwirkung auf die Flachglasscheibe auf den gewünschten Bereich konzentriert.
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Bei der Weiterbildung nach Anspruch 5 der Vorrichtung ist die Hilfseinrichtung zusätzlich vertikal verschiebbar und/oder der oder die Elektroheizstäbe sind vertikal parallel zur Flachglasscheibe verschiebbar. Diese vertikalen Einstellungsmöglichkeiten dienen einer höchsten Qualitätssicherung.
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Nach Anspruch 6 besitzt die Vorrichtung unter den Auflageflächen für die Flachglasscheibe einen vertikal verschiebbaren Anschlag, der das Biegen im Spitzwinkelbereich verhindert, da das Glas das Bestreben hat, sich in diesem Bereich zu bewegen.
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Zumindest die Biegewalze besteht nach Anspruch 7 aus einem Edelstahlrohr. Dies beeinflusst ebenfalls die Qualität des gebogenen Flachglases.
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Bei der Weiterbildung nach Anspruch ist auf der Hilfseinrichtung im Bereich der Elektroheizstäbe eine Glasabdeckung angeordnet. Dies dient zur Wärmekonzentration an gewünschter Stelle auf der Flachglasscheibe.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt bzw. werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 die prinziphafte, räumliche Darstellung des Biegetisches mit der Hilfseinrichtung für die Elektroheizstäbe und
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2 eine Schnittdarstellung durch den Biegetisch mit Hilfseinrichtungen, Elektroheizstäbe und Anschlag. Die zu biegende Flachglasscheibe 5 wird auf einen Glasbiegetisch 1 innerhalb eines Glasbiegeofens gelegt. Der Glasbiegetisch 1 besteht vorzugsweise aus Edelstahlmaterial. An einer oberen Seite oder auf beiden oberen Seiten des Glasbiegetisches 1 ist eine Biegewalze 2, ein Rundrohr aus Edelstahl, angeordnet. Oberhalb der Flachglasscheibe 5 sind ein oder mehrere Elektroheizstäbe 4, mit einer Leistung von zwei bis 3 kW, mittels einer Hilfseinrichtung 3 in einem Abstand von vorzugsweise 25 bis 50 mm vorgesehen. Ein paralleler Abstand zur darunter liegenden Biegewalze 2 muss exakt eingehalten werden, ebenso der Abstand Unterkante Elektroheizstab 4 zur Oberfläche der Flachglasscheibe 5. Auf der gleichen Ebene wie die Elektroheizstäbe 4 ist ein Flachglas über der Biegewalze 2 abgelegt. Dies dient zur Konzentration der Wärmestrahlung im gewünschten Bereich.
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Die Hilfseinrichtung 3 ist horizontal und vertikal verschiebbar, oder die Elektroheizstäbe 4 sind an der Hilfseinrichtung 3 horizontal und vertikal verschiebbar.
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Zum Einsatz können alle Flachglasarten kommen, insbesondere Oberflächen behandelten Leser. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für Flachglasdicken von 3 bis 15 mm.
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Der Biegevorgang beginnt mit dem Hochfahren der Temperatur des Glasbiegeofens. Hier bevorzugt Gas- oder Elektroöfen. Die maximale Temperatur muss unterhalb der Entspannungstemperatur liegen. Vorzugsweise in einem Bereich zwischen 450 und 500 Grad C. Nach einer Durchwärmezeit des Flachglases von mindestens 30 bis 45 Minuten bei erwähnter Temperatur, werden ein oder mehrere Elektroheizstäbe 4 dazu geschaltet. Unterhalb des oder der Elektroheizstäbe 4 kommt es zu einer wesentlichen Temperaturerhöhung, was zum Biegeeffekt mit kleinen Biegeradien führt. In Abhängigkeit des gewünschten Biegeradius werden der oder die Elektroheizstäbe 4 zugeschaltet. Längere Heizzeiten und ein größerer Abstand b zwischen Elektroheizstab 4 und Flachglasscheibe 5 führen zu größeren Biegeradien. Kürzere Heizzeiten und kleinere Abstände des Elektroheizstabes 4 zur Flachglasscheibe 5 demzufolge zu kleineren Biegeradien. Der Abstand a zwischen Elektroheizstab 4 und Biegewalze 2 beeinflussen zusammen mit dem Anschlag 6 ebenfalls den Biegeradius.
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Die Temperaturerhöhung Sumo im Bereich des Biegeradius entstehen. Die Glaszone davor wird wie beschrieben oberhalb der Flachglasscheibe 5 abgedeckt. Dies ist sehr wichtig bei Infrarotglasbiegeöfen.
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Am unteren Teil des Glasbiegetisches 1 befindet sich ein Anschlag 6. Dieser verhindert das Biegen im Spitzwinkelbereich, da das Gras das Bestreben hat, sich in also diesem Bereich zu bewegen. Nach Erreichen des gewünschten Biegewinkels und Biegeradius werden der oder die Elektroheizstäbe 4 abgeschaltet. Das so geformte Flachglas wird im Bereich 510 bis 530 Grad C entspannt und nach Abkühlung des Biegeofens aus diesem entnommen.
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Dieses Biegeverfahren besitzt kein eigentliches Biegewerkzeug mehr. Der Glasbiegetisch 1 bis hin zur Glasbiegenwalze 2 dient lediglich zur Aufnahme der Flachglasscheibe 5 und zur Ausrichtung derselben zum Elektroheizstab 4.
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Die Formgebung des Glases, Biegen von sehr engen Biegeradien, erfolgt frei, als ohne Form. Damit werden jegliche, störende Glasabdrücke als Folge der Berührung mit einer Biegeform vermieden. Man erreicht somit ein absolut fehlerfreies gebogenes Flachglas, was höchste Qualitätserwartungen erfüllt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Glasbiegetisch
- 2
- Glasbiegewalze, Biegenwalze
- 3
- Hilfseinrichtung
- 4
- Elektroheizstab
- 5
- Flachglasscheibe
- 6
- Anschlag
- 7
- Abdeckung, Flachglas
- a
- Abstand zwischen Biegewalze und Elektroheizstab
- b
- Abstand zwischen Flachglasscheibe und Elektroheizstab
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10335453 A1 [0003]
- DE 2949559 C2 [0004]
- DE 102006035555 A1 [0005]
- DE 69909665 T2 [0006]
- DE 1043596 [0007]
- EP 0486952 B1 [0008]
