DE1083513B - Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen einer Glasscheibe in Anpassung an einen gekrümmten Formkörper.

Es ist ein Biegeverfahren bekannt, bei dem die Scheibe zunächst in einem Ofen erhitzt, dann aus dem Ofen entfernt und außerhalb des Ofens in die endgültige Form gepreßt wird. Nachteilig ist hierbei, daß die Glasscheibe während des Biegens und erst recht am Schluß des Biegens eine Temperaturabnahme erfahren hat, die oft ein einwandfreies Biegen stört. Außerdem entstehen an denjenigen Stellen, wo die Formkörper mit dem Glas in Berührung kommen, Kratzer. Dies ist dann um so gefährlicher, wenn die Formkörper über die gesamte Fläche mit der Glasscheibe in Berührung treten.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß die Scheibe in ein Flüssigkeitsbad, dessen Temperatur über der Biegetemperatur der Scheibe liegt, untergetaucht und dort gebogen wird, während beide Scheibenflächen mit der Flüssigkeit in Kontakt stehen.

Wesentlich ist hierbei, daß die Scheibe während des Biegens vollkommen von der Flüssigkeit umgeben ist. Dies hat den Vorteil, daß die Scheibe während des Biegens dauernd auf Biegetemperatur gehalten werden kann und außerdem infolge der Flüssigkeitsberührung schneller die Biegetemperatur erreicht. Außerdem verbleibt während des Biegevorganges eine dünne Schicht der Badflüssigkeit zwischen Glasscheibe und Formkörper, welche Schicht als Kissen oder Puffer wirkt, über welchen der Druck von den Formkörpern auf die Scheibe übertragen wird. Damit ist ein Schrammen des Glases durch die Formkörper ohne zusätzlichen Aufwand verhindert.

Es ist zwar bekannt, ein Flüssigkeitsbad für die Glasverformung zu verwenden. Bei den bekannten Fällen werden jedoch die dort zu verformenden Glasteile, nämlich rohrartige Behälter, nicht vollständig in das Flüssigkeitsbad eingetaucht. Fernerhin werden die Glasrohre nur von außen mit der Flüssigkeit benetzt, nicht dagegen dort, wo der eigentliche Formkörper die Verformung bewirkt. Es kann sich also kein Film zwischen Formkörper und Glas zum Schutz gegen ein Verschrammen bilden. Die Formkörper kommen überhaupt nicht mit der Flüssigkeit in Berührung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auf eine Oberfläche der Scheibe Druck ausgeübt und die gegenüberliegende Oberfläche der Scheibe dabei in Anpassung an einen gekrümmten Formkörper gebogen werden. Es wird also nicht nur der Rand, sondern die gesamte Oberfläche der Scheibe beeinflußt, was eine genaue Biegung an jedem einzelnen Teil der Scheibe ermöglicht. Dieses Vorgehen ist in einwandfreier Weise überhaupt erst durch die Erfindung möglich, da Verfahren und Vorrichtung
zum Biegen von Glasscheiben

Anmelder:

Libbey-Owens-Ford Glass Company,
Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,
Berlin-Grunewald, Lynarstr. 1,

und Dipl.-Ing. H. Stehmann, Nürnberg 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
an V. St. v. Amerika vom 27. Dezember 1955

Gerald White, Rossford, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

durch das Flüssigkeitspolster eine Beschädigung der Glasoberfläche verhindert wird.

Eine Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist gekennzeichnet durch einen Behälter zur Aufnahme eines Flüssigkeitsbades sowie durch innerhalb der Flüssigkeit angeordnete Erhitzungs- und Biegemittel.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung. Hierin ist

Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitende Fertigungsstrecke,

Fig. 2 ein waagerechter Schnitt im wesentlichen nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 ein senkrechter Schnitt im wesentlichen nach der Linie 3-3 der Fig. 1 und

Fig. 4 ein senkrechter Schnitt durch eine abgeänderte Form der Fertigungsstrecke.

In der Zeichnung, insbesondere Fig. 1, ist ein Teil einer kontinuierlich arbeitenden Anlage 10 veran-

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schaulicht, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Ein "Behälter 11 mit nach oben ragenden feuerfesten Seitenwänden 12 und einer Bodenfläche 13 enthält ein Bad 14 erhitzter Flüssigkeit. Darüber befindet sich ein Fördersystem 15. Außerdem greift ein Kühlofen teilweise über den Behälter hinweg. Innerhalb des Behälters 11 und unterhalb der Oberfläche α des Flüssigkeitsbades 14 ist ein Paar gekrümmter Formkörper 17 und 18 angeordnet, die mit festen Formflächen b und c ausgestattet sind. Diese Flächen können aus geeignetem Werkstoff bestehen, der gegen hohe Temperaturen widerstandsfähig ist, z. B. Molybdän. Der Formkörper 17 ist unbeweglich an einer Seitenwand 12 des Behälters gehalten. Der andere Formkörper 18 kann waagerechte Bewegungen in Richtung auf den festen Formkörper 17 und von ihm weg ausführen.

Der bewegliche Formkörper 18 wird durch den hydraulischen Zylinder 19 oder eine andere Einrichtung bewegt. Der Druckzylinder ist an der Seitenwand 12 ao in der Nähe des Körpers 18 angebracht; seine Stange 20 ragt durch die Seitenwand hindurch und ist an dem beweglichen Formkörper 18 mittig befestigt. Zum Kräfteausgleich sind Hilfszylinder 21 an jeder Seite des Hauptzylinders vorgesehen. Die Betätigungsstangen 22 der, Zylinder 21 ragen ebenfalls in den Behälter hinein, und sie sind mit dem beweglichen Formkörper 18 in der Nähe seiner Enden verbunden. Dichtungen 23 sind um jede Zylinderstange an der Durchtrittsstelle zum Tankinneren vorgesehen, um ein Lecken der Flüssigkeit zu verhindern.

Auf dem Tankboden 13 ist ein Paar von Elektrodengruppen A und B zur Baderhitzung vorgesehen. Die einzelnen Elektroden 24 erstrecken sich aus dem Tankboden nach oben in das Bad 14 hinein. Fig. 2 zeigt besonders deutlich, wie die Elektroden einer jeden Gruppe triangelförmig in der Nähe des jeweiligen Behälterendes angeordnet sind. Jede Gruppe wird mit dreiphasigem Wechselstrom gespeist, so daß der Behälterinhalt durch den bekannten Joule-Effekt erhitzt wird. Wenngleich auch andere Anordnungen von Elektroden oder andere Erhitzungsmittel, z. B. ein flammenerhitzter, rostfreier Stahlbehälter, benutzt werden können, wird man das triangelförmig angeordnete Elektrodengruppenpaar A und B bevorzugen. Es ist auch vorteilhaft, wenn jede Gruppe über eine besondere Dreiphasenstromquelle gespeist wird, weil dann die elektrischen Ströme normalerweise nicht von einer Elektrodengruppe zu der anderen übergehen und auf diese Weise Kontakt mit der Glasfläche oder den Formkörpern finden. Die besondere Anordnung der Elektroden verursacht einen Konvektionsstrom innerhalb des Bades, welcher quer über die Oberfläche des zu erhitzenden Glaskörpers verläuft.

Das Fördersystem 15 besitzt eine Schiene 25, die einen vorbestimmten Weg über der Oberfläche α des Bades 14 und in dem Kühlofen 16 beschreibt. Die zu erhitzenden und zu biegenden Glasscheiben 26 werden durch Förderstangen 27 gehalten. Die Stangen 27 sitzen an Haltern 28, die längs der Schienen 25 bewegbar sind. Die Förderstangen 27 sind so durchgebildet, daß sie in waagerechter Ebene flexibel sind. Sie können infolgedessen die zu biegenden Glasscheiben 26 sowohl vor dem Biegen (also im ebenen Zustand) als auch nach dem Biegen tragen, wenn sie eine gekrümmte Gestalt annehmen. Zungen 29 an den Förderstangen klemmen den oberen Rand der Glasscheiben, die gebogen werden sollen, fest.

Wie Fig. 1 zeigt, ist das Eingangsende C des Kühlofens 16 über dem Behälter 11 angeordnet. Er besitzt eine öffnung 30 begrenzter Breite in der Bodenfläche 31 oberhalb des Formkörperpaares 17 und 18. Die Einlaßöffnung 32 für die ebenen Glasscheiben ist mit einer beweglichen Tür 33 verschließbar.

Über dem Eingangsende C des Kühlofens 16 erstreckt sich eine Scheibenabsenkeinrichtung 34 nach oben. Diese kann z. B. einen hydraulischen Zylinder umfassen, der vorteilhaft in der Längsmitte der Formkörper 17 und 18 angeordnet ist. Die Stange 35 des Zylinders erstreckt sich durch das Dach 36 des Ofens nach unten und ist mit einem Kopf 37 ausgestattet, der dazu dient, einen senkrecht beweglichen Schienenabschnitt 38 zu erfassen und klemmend zu halten. Der Schienenabschnitt 38 bildet einen Teil der Schiene 25 und ist über den Formkörpern 17 und 18 vorgesehen.

Die verschiedenen Bedienungszylinder und die Türbewegungseinrichtung können gemäß einer vorbestimmten Folge von zeitlichen Schritten betätigt und gesteuert werden.

In Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Glasscheibe 26, die zu biegen ist und geschliffen und poliert sein mag, durch die Haltestange 27 mit Hilfe der Zungen 29 gehalten und längs der Schiene 25 zu dem Ofen 16 gefördert. Bevor die Scheibe den Ofen erreicht, wird die Tür 33 angehoben. Die Scheibe durchwandert die Türöffnung 32 und gelangt an eine Stelle über der öffnung 30 des Ofenbodens und unmittelbar über den gekrümmten Formkörpern 17 und 18. Wie Fig. 3 veranschaulicht, ist die Scheibe 26 zu dieser Zeit in einer senkrechten Ebene gehalten, die im wesentlichen parallel und in der Nahe von der senkrechten Ebene verläuft, die durch die Formoberfläche b des ortsfesten Formkörpers 17 an dem Punkt der geringsten Krümmung bestimmt ist. Nachdem die Scheibe so eingestellt ist, wird die Tür 33 abgesenkt, um zu verhindern, daß ein kalter Zug in den Ofen eintritt. Nach einem kurzen Zeitraum wird der Absenkzylinder 34 betätigt, um den Schienenabschnitt 38 zusammen mit der flachen Glasscheibe 26 abzusenken, bis sie schließlich vollständig in dem Flüssigkeitsbad 14 untergetaucht ist und, wie dies in Fig. 1 in gestrichelten Linien veranschaulicht ist, zwischen den Formkörpern 17 und 18 gehalten wird. Während der Zeit, in der die Scheibe innerhalb des Eintrittsendes C des Ofens 16 gehalten wird, ist die Scheibe einer gewissen Wärmemenge, die aus dem Ofen selbst herrührt, ausgesetzt. Das gleiche gilt in bezug auf die Wärme, die aus dem darunter befindlichen heißen Bad herrührt. Es findet infolgedessen eine »Vorerhitzung« statt. Dieses Vorerhitzen der Scheibe vermindert den Wärmeschock auf das Glas, wenn dieses mit dem Bad in Berührung kommt.

Das Bad 14 wird auf einer Temperatur gehalten, die über der Biegetemperatur des Glases liegt, beispielsweise über 590° C. Die Glasscheibe wird in senkrechter Lage gehalten, bis das Bad die Scheibe auf die gewünschte Biegetemperatur erhitzt hat. Diese schwankt in Abhängigkeit von dem Glastyp, liegt aber üblicherweise über ungefähr 480° C, beispielsweise in der Größenordnung von 570° C. Nachdem die Scheibe diese Temperatur erreicht hat oder etwas davor, werden die Zylinder 19 und 21 betätigt, und der bewegliche Formkörper 18 wandert zu dem festen Formkörper 17 hin, um die Glasscheibe 26 an die festen Oberflächen C und c anzupassen. Nachdem die Pressung in die gewünschte Gestalt durchgeführt ist, wird der bewegliche Formkörper 18 zurückgezogen, die Glasscheibe wird in senkrechter Stellung durch den Zylinder 34 angehoben und daraufhin durch den verbleibenden Teil des Ofens 16 hindurchgeführt, wobei

d\e Temperatur der Scheibe allmählich auf die Raumtemperatur zurückgebracht wird.

Als Material für das Erhitzungsbad 14 kann eine geschmolzene Legierung aus Aluminium und Silicium gewählt werden. Eine solche Legierung benetzt das Glas nicht. Beispielsweise sei eine Al-Si-Legierung mit 88% Al und 12% Si erwähnt. Zur Biegung der Scheiben möge das Bad auf einer Temperatur von 650° C gehalten sein, die oberhalb der Temperatur liegt, auf welche das Glas normalerweise erhitzt wird, bevor es durch die gekrümmten Formkörper 17 und 18 erfaßt wird. Um eine Oxydation durch einen Kontakt mit Luft zu verhindern, wird vorteilhaft eine Schicht von Holzkohle 39 oder anderen geeigneten Stoffen über die Badoberfläche gestreut.

Zusätzlich zu der schnellen Erhitzung des Glases durch die unmittelbare Berührung mit der Badflüssigkeit ist ein grundsätzlicher Vorteil der Verwendung eines geschmolzenen metallischen Bades darin zu sehen, daß mindestens eine dünne Schicht der Badflüssigkeit zwischen der Glasscheibe und den Formkörpern 17 und 18 aufrechterhalten wird, wenn die Platte in Anpassung an den Preßkörper gebogen wird. Diese dünne Schicht wirkt wie ein Kissen, das den Druck überträgt, der von den Körpern ausgeübt wird. Zur gleichen Zeit wird aber ein Verbinden des Glases mit den Formkörpern verhindert, was natürlich zu erheblichen optischen Beeinträchtigungen von geschliffenem und poliertem Glas führen würde. Jede der in Fig. 1 dargestellten, getrennt mit Dreiphasenstrom gespeisten Elektrodengruppen erhitzt den Teil des Flüssigkeitsbades 14, der zwischen den Elektroden 24 liegt, auf eine höhere Temperatur als die angrenzenden Badteile. Der genannte Teil des Flüssigkeitsbades 14 zwischen den Elektroden 24 strebt infolgedessen nach oben. Das Ergebnis besteht darin, daß kalte Ströme des Badinhaltes von dem Mittelteil des Bodens nach außen zu den Elektrodengruppen abgezogen werden, um dort widerstandserhitzt und zur Oberfläche hin angehoben zu werden. Auf diese Weise bilden sich zwei Hauptwärmeströme geschmolzenen Materials in dem Bad aus, wie dies durch Pfeile in Fig. 1 angedeutet ist. Die Ströme verlaufen nach oben zu der Badoberfläche α und wenden sich dann nach unten zueinander zu der Mitte des Behälters, wo die Glasscheibe 26 eingetaucht angeordnet ist. Da die Scheibe beim ersten Absinken in den Behälter kalt ist, wird das Badmaterial, das in unmittelbarer Nähe der Platte sich befindet, abgekühlt und sinkt zum Boden des Behälters hin. Diese Tendenz wird dadurch gesteigert, daß die Elektrodengruppen das Badmaterial aus dem mittleren Teil des Bodens des Behälters nach außen zu ziehen bestrebt sind. Somit wird die Scheibenoberfläche durch sich bewegende Wärmeströme des Badmaterials beeinflußt, das von den Elektrodengruppen nach oben wandert, sich zu der Scheibe hin wendet und dann in Kontakt mit der Scheibe nach unten wandert. Als Ergebnis dieser Strömungen stellt sich ein schnelleres Erhitzen der Scheibe ein, als dies der Fall sein würde, wenn keine Wärmeströme erzeugt werden; würde doch die Glasscheibe notwendigerweise das stagnierende, in der Nähe befindliche Badmaterial abkühlen.

Wenngleich die Verwendung einer Al-Si-Legierung mit einer Zusammensetzung von 88% Al und 12% Si als befriedigend bezeichnet worden ist, können andere Kombinationen von Aluminium und Silicium Anwendung finden. Auch würden sich unzweifelhaft andere metallische Legierungen als ausreichend erweisen. Wesentlich ist, daß das Material bei einer Temperatur oberhalb der Biegetemperatur des zu erhitzenden Glaskörpers flüssig ist, daß das Material mit dem Glaskörper nicht zusammenhaftet und so vermieden wird, daß Partikeln der Badflüssigkeit an dem Körper anhaften, nachdem er aus dem Bad herausgenommen ist, und daß das Material nicht einen Siedepunkt unterhalb der Biegetemperatur des Glases aufweist.

Die Abänderung der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die in Fig. 4 gezeigt wird, dient dazu, Glasscheiben gemäß dem Verfahren nach der Erfindung zu härten. Statt des Ofens 16 ist ein Paar beweglicher Blaskörper 40 und 41 über dem Behälter 11 und in der Nähe des Durchlaufweges der Glasscheiben 26 längs der Schiene 25 vorgesehen. Beim Härten von Glasscheiben gemäß der erfinderischen Methode wird eine Scheibe 26 über dem Bad 14 des Behälters 11 angeordnet. Da um die Scheibe in dieser Stellung kein erhitzter Umschlußraum vorhanden ist, ist es wünschenswert, die Scheibe für eine kurze Zeit in der Stellung oberhalb des Behälters zu halten, um die gewünschte Vorerhitzung durch die Wärme zu erhalten, die aus dem Bad nach oben steigt. Die Scheibe wird dann in das Bad 14 abgesenkt und dort so lange gehalten, bis sie auf die gewünschte Härtetemperatur gebracht ist, die üblicherweise über 540° C liegt. Die Scheibe wird dann aus dem Bad entfernt und unverzüglich Kühlluftströmen ausgesetzt, die aus den Blasköpfen 40 und 41 austreten, um die Scheibe schnell abzukühlen und somit zu härten.

Wenn es gewünscht wird, eine Glasscheibe vor dem Härten zu biegen, können auch Formkörper 17 und 18 in dem Behälter vorgesehen sein.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Biegen einer Glasscheibe in Anpassung an einen gekrümmten Formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe in ein für die Glasverformung an sich bekanntes Flüssigkeitsbad, dessen Temperatur über der Biegetemperatur der Scheibe liegt, untergetaucht und dort gebogen wird, während beide Scheibenflächen, mit der Flüssigkeit in Kontakt stehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe vorerhitzt wird, bevor sie in das Bad eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Oberfläche der Scheibe Druck ausgeübt wird und die gegenüberliegende Oberfläche der Scheibe dabei in Anpassung an einen gekrümmten Formkörper gebogen wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe während des Biegens in. einer im wesentlichen senkrechten Lage gehalten wird.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad aus einer Al-Si-Legierung besteht.

6. Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben gemäß dem Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Behälter (11) zur Aufnahme eines Flüssigkeitsbades (14) sowie durch innerhalb der Flüssigkeit angeordnete Erhitzungs- (A, B) und Biegemittel (17 bis 22).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegemittel ein Paar Formkörper (17j 18) und Einrichtungen (19 bis 22) aufweisen, welche den einen Formkörper, auf den anderen zu bewegen.

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 6 und 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34, 35, 37,

38), welche die zu biegende Glasscheibe (26) zwischen die Formkörper (17,18) bringt.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzungsmittel aus Elektrodengruppen (Aj B) bestehen, die im Abstand zu-

einander innerhalb des Behälters (11) angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 215 041, 2 330279; französische Patentschrift Nr. 832 611.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen