DE1117270B - Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

F22717VIb/32a

ANMELDETAG: 2. MAI 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 16. NOVEMBER 1961

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben, insbesondere zur Regelung von Spannungen am Rand von gebogenen Glasscheiben.

Für die Herstellung von Kraftfahrzeug-Windschutzscheiben biegt man Glasscheiben laufend in der Weise, daß man die Scheiben paarweise auf aus einzelnen Abschnitten bestehende Rahmenbiegeformen legt, deren Abschnitte eine oder mehrere an den Rändern angeordnete Schienen enthalten, deren obere Ränder der gewünschten Form des entsprechenden Teils der gebogenen Scheiben entsprechen. Die Biegeformen werden erst in eine aufgeklappte Stellung gebracht, auf die man die flachen Glasscheiben zum Biegen legt; sie neigen dazu, in eine geschlossene Formstellung überzugehen, in der die oberen Ränder der Schienen eine annähernd lückenlose formgebende Oberfläche bilden, die nach Profil und Umriß der für die gebogene Glasscheibe gewünschten Form entspricht.

Bei der derzeitigen technischen Herstellung von Windschutzscheiben legt man die Glasscheiben jeweils paarweise auf die gespreizten Biegeformen und führt dann die Formen quer zu ihrer Längsrichtung durch einen Tunnelofen zum Biegen, der unterschiedliche Temperaturzonen hat. Die erste dieser Zonen ist eine Vorwärmzone, in der das Glas etwa bis auf seine Erweichungstemperatur erwärmt wird. Auf diese Zone folgt eine Biegezone zur weiteren Erwärmung des Glases, in der eine besonders große Wärme auf diejenigen Bereiche ausgestrahlt wird, die am stärksten gebogen werden sollen. Das Zusammenwirken der Neigung der Formelemente, aus ihrer aufgeklappten Stellung in die geschlossene Formstellung überzugehen, und die erweichende Wirkung der zusätzlichen Wärme in der Biegezone auf die Glasscheibe beeinflussen das Glas in seiner Form dahingehend, daß es sich der formgebenden Oberfläche der oberen Ränder der Formschienen anpaßt. Die Glasscheibe wird dann unter genauer Temperaturregelung gekühlt und spannungsfrei geglüht.

Da für die Massenproduktion eine möglichst schnelle Fertigung der Windschutzscheiben nötig ist, hat man in der Flachglasindustrie versucht, die Produktionsgeschwindigkeit dadurch zu erhöhen, daß man die Glasscheiben so schnell wie möglich durch die Biegeöfen führte, wobei jedoch das Temperaturgefälle, dem die Scheiben während des Biegens und Fertigglühens ausgesetzt wurden, entsprechend größer wurde. Insbesondere zeigte sich, daß die Glasscheiben leicht innerhalb eines schmalen Streifens von etwa 6 bis 10 mm seitlich einwärts von der in der Bewegungsrichtung vorderen Längskante während des Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben

Anmelder:

Pittsburgh Plate Glass Company, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Beil und A. Hoeppener, Rechtsanwälte, Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 2. Mai 1958

Paul Dean Shaffer, New Kensington, Pa.,

und Thomas Jonah Reese, Natrona Heights, Pa. (V. St. Α.), sind als Erfinder genannt worden

Durchganges durch den Ofen Zugspannungen erhielten. Diese Spannungsstreifen stellen schwache Stellen in den Glasscheiben dar, die die Bildung von Sprüngen in dem Glas, gewöhnlich in Form von Schnürhaken, verursachen, die etwa 7 bis 10 cm weit vom Rand der Scheibe aus ins Innere reichen.

Für gewöhnlich steht die Glasoberfläche unter Druckspannung und das Innere des Glases unter Zugspannung. Solange die unter Druckspannung stehende Schicht das unter Zugspannung stehende Innere ganz umgibt, treten keine Schaden ein. Wird jedoch die unter Druck stehende Schicht einmal, beispielsweise durch einen feinen Oberflächenkratzer, durchbrochen, so entscheidet das Ausmaß der inneren Zugspannung, ob der Oberflächenkratzer unschädlich ist oder zu einem größeren Sprung führt.

Es ist sehr schwierig, bei einer Massenproduktion Glasscheiben schnell zu biegen und gleichzeitig ihre Zugspannung im Innern so zu begrenzen, daß die letztere genügend unter demjenigen Wert bleibt, der einer Zugspannung von wesentlich weniger als 40 μμ/cm, vorzugsweise weniger als 24 μμ/cm, entspricht. Es wurde gefunden, daß bei Verringerung der von der Zugspannung herrührenden Belastungen in

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dieser Weise die gebogenen Glasscheiben weniger anfällig gegen solche Sprünge sind, die von Kratzern in diesem Bereich herrühren. Die Oberflächenkratzer sind dann ziemlich ungefährlich und führen, wenn diese inneren Spannungen nur begrenzt groß sind, nicht zur Bildung von Sprüngen.

Die bisherigen Forschungen auf dem Gebiet der Herstellung gebogener Glasscheiben haben ergeben, daß die beste Lage der Glasscheibe beim Durchgang durch einen Biegeofen darin besteht, daß man die Glasscheibe quer zu ihrer Längsrichtung bewegt. Diese Technik führt zur Entstehung eines schroffen Wärmegefälles zwischen dem vorderen Längsrand und dem unmittelbar daran angrenzenden Bereich. Derartige schroffe Wärmegefälle ergeben Schichten mit hoher Druckspannung am vorderen Längsrand und auf der Glasoberfläche und eine verhältnismäßig hohe Zugspannung im Innern desjenigen Bereiches der Scheibe, der von dem vorderen Rand und derjenigen Schicht umgeben ist, in der diese Druckspannung herrscht.

Eine naheliegende Lösung zur Behebung dieser Schwierigkeiten würde darin bestehen, daß man die Durchlaufgeschwindigkeit der Glasscheiben durch den Biegeofen und damit das Temperaturgefälle verringert, das die erhöhten Spannungen innerhalb des Glases hervorruft. Die immer größer werdende Nachfrage der Kraftwagenhersteller nach gebogenen Windschutzscheiben macht es jedoch unerläßlich, bei der Produktion der Scheiben weiter mit möglichst hoher Geschwindigkeit zu arbeiten. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Verminderung von Zugspannungen in dem dem vorderen Seitenrand der Glasscheiben unmittelbar benachbarten Bereich, ohne gleichzeitige Verminderung der Herstellungsgeschwindigkeit der Windschutzscheiben.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben in eine gebogene Form, wobei ein Randstreifen der Glasscheibe unter Druckspannung und ein an diesen Randstreifen angrenzender innerer Bereich der Scheibe unter eine Zugspannung, praktisch weniger als 40 μμ/cm gesetzt wird. Diese Vorrichtung besteht aus einer aus einzelnen Abschnitten bestehenden Form bekannter Art, die aus wenigstens einer randständig angeordneten Schiene aufgebaut ist, die wenigstens einen Teil eines peripheren Rahmens bildet, dessen Oberseite nach Profil und Umriß der für die gebogene Glasscheibe gewünschten Form entspricht. Diese Form ist durch eine Spannungs-Modifiziervorrichtung gekennzeichnet, die außerhalb und ungefähr parallel zum in der Bewegungsrichtung der Form vorderen mittleren Schienenteil des Rahmens und benachbart zu diesem verläuft und als Winkelschiene mit einem senkrechten Teil und einem unten angebrachten waagerechten Teil ausgebildet ist und mit diesem Teil nach innen unterhalb der Glasscheibe über den Rand der Glasscheibe hineinreicht. Der senkrecht ausgerichtete Teil der Vorrichtung kann so weit nach oben reichen, daß er etwas oberhalb des oberen Randes der benachbarten formgebenden Schiene 18 endet.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, bei Rahmenbiegeformen eine Verzögerung des Biegevorgangs an den äußersten Flügelenden dadurch zu erreichen, daß man an diesen Stellen Stützflächen für die Scheiben vorsah, die zu beiden Seiten der Drehachsen an diesen Stellen lagen. Hierbei handelte es sich jedoch um eine Behebung von Mangeln bei dem Erweichungsvorgang an diesen Flügelenden der Rahmenform, die mit der Vermeidung innerer Spannungen im Bereiche der Längsschienen des mittleren Abschnittes nichts zu tun hat.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden eine Ausführungsform an Hand der Zeichnung noch näher erläutert. In dieser Zeichnung bedeutet

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil des Biegeofens mit einer die Spannungs-Modifiziervorrichtung enthaltenden Biegeform,

Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch einen Teil der

in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entlang der Linie H-II, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine mit der neuen Spannungs-Modifiziervorrichtung versehene Biegeform.

In den Zeichnungen ist 10 allgemein die Biegeform, die von einem Schlitten 11 getragen wird. Dieser Schlitten hat quer verlaufende Schlittenschienen 12.

Der in Fig. 1 im Querschnitt gezeigte Ofen 13 ist ein üblicher Tunnelofen mit drehbaren Förderrollen 14, auf denen die Schlittenschienen 12 so kufen, daß die Form 10 und der Schlitten 11 quer zur Längsrichtung der Form durch den Ofen wandern. Oberhalb der Bewegungsbahn der Formen 10 auf den Förderrollen 14 sind in dem Ofen Heizelemente 16 angebracht, die die erforderliche Wärme liefern, um die auf der Form liegenden Glasscheiben bis zur Erweichung des Glases aufzuheizen.

Die aus mehreren Abschnitten bestehende Form 10 hat einen Mittelabschnitt 17, der aus zwei im Abstand voneinander liegenden Längsschienen 18 und 19 auf den beiden Längsseiten besteht, deren Oberseitenteile formgebende Oberfläche für das Glas bilden. Die Schiene 18 liegt so, daß sie den vorderen Seitenrand der gebogenen Glasscheibe trägt, während die Schiene 19 den hinteren Seitenrand trägt. Die Ausdrücke »vorderer und hinterer Seitenrand« beziehen sich auf die Lage der Scheibe, wenn sie, quer zu ihrer Haupt-Längsrichtung liegend, durch den Ofen geführt wird. Eine gebogene Verstärkungsstange 20 verbindet die Schienen 18 und 19 des mittleren Formabschnitts 17 untereinander.

Beiderseits des mittleren Formabschnitts liegen die Form-Endabschnitte 21, die randständig angeordnete gebogene Schienen haben, die in der Lage sind, sich in die in Fig. 1 und 3 gezeigte geschlossene Stellung zu heben und dann mit den Schienen 18 und 19 des mittleren Formabschnitts 17 zusammen einen annähernd lückenlosen Rahmen ergeben, der nach Profil und Umriß der für die gebogene Glasscheibe gewünschten Form entspricht. Die winkeligen Hebelarme 22, die an ihren nach innen zeigenden Enden Gegengewichte 24 tragen, sind an den Form-Endabschnitten 21 befestigt und um die Zapfenlager 26 drehbar, die an dem mittleren Formabschnitt 17 sitzen. Die Anschläge 28 arbeiten mit den Hebelarmen 22 derart zusammen, daß sie ein Hinausgehen der Form-Endabschnitte 21 über diejenige Stelle hinaus verhindern, die für die geschlossene Form erwünscht ist.

Die Wärmeabsorber 30, die im Verhältnis zu Glas eine verhältnismäßig große Wärmekapazität haben, sind auf den Unterlagen 32 angebracht, die als Ausleger auf zusätzlichen Halterungsstangen 34 sitzen. Die Wärmeabsorber sollen Wärme von den den Spitzen der Glasscheibe benachbarten Bereichen abziehen, wenn die Flachglasscheiben auf der Biege-

form liegen und sich diese in der gespreizten Stellung
befindet. Dadurch werden die Längsenden der Glasscheibe auf einer niedrigeren Temperatur gehalten als
die etwas weiter einwärts liegenden Bereiche der
Scheibe, die stark gebogen werden sollen. Wenn die
Glasscheibe durch die Drehung der Form-Endabschnitte 21 um die durch die Zapfenlager 26 gebildeten Zapfen nach oben gebogen wird, bewegen sich
die Enden der Glasscheibe von den Wärmeabsorbern

18 liegt, und endet oberhalb der formgebenden Oberseite der Schiene 18. Das waagerechte Stück 54 ist unten an dem senkrechten Teil 52 befestigt und führt unterhalb der vorderen Schiene 18 des mittleren Formabschnitts bis hinter dessen Rückseite. Eine Stange 56 mit Außengewinde ist wie in Fig. 2 gezeigt, an ihrem unteren Ende an den waagerechten Teil 54 angeschweißt. Ein Gelenk 58 verbindet das obere Ende dieser Stange 56 mit dem mittleren Form-30 weg, und dadurch wird die die Temperatur herab- io schienenabschnitt 18. Eine Stellmutter 60 ist auf das setzende Einwirkung der Absorber auf die Glas- Gewinde der Stange 56 aufgeschraubt und drückt scheibe kleiner, so daß die Enden der Glasscheibe gegen die Oberseite eines mit einer Bohrung versehe-Temperaturen erreichen, die innerhalb des Ausglüh- nen Fortsatzes 62, der an der Schiene 19 befestigt ist. bereiches, jedoch unterhalb des Erweichungsbereiches Durch Drehen der Mutter 60 läßt sich die Stellung liegen. Es werden also die Glasscheiben in ungleich- 15 der Spannungs-Modifiziervorrichtung 50 im Verhältmäßige Krümmungen, einschließlich relativ flacher nis zu der Schiene 18 der Höhe nach regulieren. Enden, gebogen, und außerdem werden die Enden Spannungs-Modifiziervorrichtungen mit nur einem

der Glasscheibe ausreichend warm, so daß die gesamte senkrechten Teil oder solche mit nur einem waage-Glasscheibe angemessen spannungsfrei geglüht wird, rechten Teil wären nicht in der Lage, die erforderohne daß jedoch irgendwo schroffe Temperaturgefälle 20 liehe Spannungsverteilung im vorderen Randstreifen entstehen, unter deren Einwirkung das Glas durch der Glasscheiben zu erzeugen, vorhandene Spannungen springen könnte. Das Zusammenwirken der sowohl senkrechten wie

Die Absorberplatten 36 mit ihrer großen Wärme- auch waagerecht ausgerichteten Teile 52 und 54 nach kapazität werden durch den Schlitten 11 in schräger vorliegender Erfindung führt zur Entstehung der ge-Stellung gehalten, um die Unterseite der Glasscheibe 25 wünschten Spannungsverteilung in dem Glas, so daß vor einer Wärmerückstrahlung von den Förderrollen die innere Zugspannung innerhalb eines engen 14 aus zu schützen. Eine derartige Rückstrahlung Streifens, der 6 bis 10 mm von dem vorderen Seitenkann dazu führen, daß sich die untere der beiden rand entfernt liegt, von 40 bis 60 μμ/cm bis auf 16 bis Scheiben schneller erwärmt als die obere, wodurch 24 μμ/cm zurückgeht. Dadurch werden die Scheiben eine Lücke zwischen den beiden gleichzeitig zu bie- 30 weit weniger empfindlich gegen solche Sprünge, die genden Scheiben entsteht. durch Kratzer in diesen Randzonen ausgelöst wer-

Zusätzliche Wärmeabsorberplatten 38, 39, 40 mit den, und die Ausbeute beim großtechnischen Biegen großer Wärmekapazität sind ferner über dem Mittel- der Scheiben wird erheblich besser, abschnitt der Form in der Nähe der den rückwärti- Es ist zwar nicht bekannt, warum die besondere

gen seitlichen Längsrand tragenden Schiene 19 ange- 35 Bauart der Modifiziervorrichtung zu einer verbesserordnet. Diese zusätzlichen Platten liegen von der ten Spannungsverteilung führt; es ist jedoch anzu-Schiene 19 zur Schiene 18 nach der Scheibenmitte hin nehmen, daß durch das Zusammenwirken des waagein einer unterhalb des unteren Randes der Schiene 18 rechten und des senkrechten Teils das Temperaturliegenden Ebene, um denjenigen Teil der Glasscheibe, gefalle zwischen dem vorderen Längsrandstreifen und der sich über dieser Schiene befindet, auf einer nied- 40 dem unmittelbar daran grenzenden Scheibenbereich tigeren Temperatur zu halten als die übrige Glas- stark vermindert wird, während bei alleinigem Vorscheibe. Diese Platten sind so eingerichtet, daß sie handensein nur eines dieser Teile dieses Ergebnis nicht eine ausreichende Wärmekapazität haben, die es dem erzielt wird. Man nimmt an, daß der senkrechte Teil Glas ermöglicht, eine Temperatur zu erreichen, die den notwendigen Schutz darstellt, um die Erwärmung unterhalb des Erweichungsbereiches, jedoch innerhalb 45 des vorderen Seitenrands der Glasscheiben, die zum des Ausglühbereiches liegt, wenn die zu biegenden Biegen aufliegen, zu verzögern, während der waage-Teile die Temperatur der Glaserweichung erreichen. rechte Teil die Wärme Örtlich auf diejenigen Stellen Diese zentralen Absorberplatten 38,39 und 40 zurückwirft, die unmittelbar einwärts des vorderen sind gestaffelt angeordnet, um eine verschieden hohe Seitenrands liegen und so die Temperatur des Strei-Wärmeabsorptionswirkung zu erreichen und die 50 fens erhöht, der bisher hohen inneren Spannungen Temperaturgefälle zwischen den von den Wärme- unterworfen war. Dadurch, daß man einerseits den

vorderen Rand etwas kühler als bisher hält, und anderseits die Temperatur in dem einwärts von dem Rand liegenden Bereich über denjenigen Wert stei-55 gert, der ohne die Spannungs-Modifiziervorrichtung erreicht würde, entsteht ein allmählicheres Temperaturgefälle zwischen dem vorderen Rand und den benachbarten inneren Bereichen der Scheibe, und dadurch kommt es zu einer günstigeren Spannungsver-

gesehen, die aus einem ersten Teil in Gestalt eines 60 teilung während des Spannungsfreiglühens, wenn man senkrecht angeordneten Teils 52 und aus einem wei- die fertiggebogene Glasscheibe anschließend auf teren Teil in Gestalt eines waagerecht liegenden Teils
54 besteht und die den Mittelabschnitt der vorderen
mittleren Formabschnittsschiene 18 vor und unter
dem vorderen seitlichen Längsrand der Glasscheibe 65 Es wurde gefunden, daß die zweckmäßigste Spanumgibt. Der senkrechte Teil 52 hat einen bestimmten nungs-Modifiziervorrichtung für Glasscheibenpaare Abstand von der Schiene 18 und liegt in einer senkrechten Ebene, die parallel zu der Ebene der Schiene

absorbern entfernt liegenden und den an sie grenzenden Bereichen der Glasscheibe möglichst klein zu
halten. Querträger 42 dienen dazu, die zentralen
Wärmeabsorberplatten 38, 39 und 40 zu tragen.

Um zu erreichen, daß sich die Spannungen in dem
vorderen Längsrandstreifen der den Biegeofen durchlaufenden Glasscheibe in der richtigen Weise ausbilden, ist eine Spannungs-Modifiziervorrichtung vor-

Normaltemperatur abkühlen läßt. Beispiel

von jeweils 3,2 mm Stärke, 79 cm Breite und einer 1,98 cm Länge aus einem senkrechten Teil in Form

einer 1,6 mm starken 13 cm hohen und 96,5 cm langen Platte und aus einem waagerechten Teil von 1,6 mm Stärke, 10 cm Breite und 96,5 cm Länge besteht. Diese Spannungs-Modifiziervorrichtung war in der Formmitte angeordnet, so daß sich der senkrechte Teil etwa 6 cm vor der Formschiene 18 und der waagerechte Teil 54 etwa 10 cm unterhalb der formgebenden Oberfläche der Form befand.

Es wurden Temperaturstudien bei zwei Glasscheibenpaaren vorgenommen, wobei das eine Paar auf einer Form ohne Spannungs-Modifiziervorrichtung und das andere Paar auf einer Form gebogen wurde, die die in dem vorhergehenden Absatz beschriebene Spannungs-Modifiziervorrichtung aufwies. Beide Formen wurden mit der gleichen Geschwindigkeit durch den gleichen Biegeofen gefahren. Der größte Temperaturunterschied, der durch Thermoelemente gemessen wurde, die sich am vorderen Rand und 5,8 cm einwärts vom vorderen Rand der oberen Scheibe eines gleichzeitig gebogenen Paares befanden, wurde durch den Einbau der Spannungs-Modifiziervorrichtung von etwas über 56° auf nur 20° vermindert. Die durch polarisiertes Licht bestimmten inneren Spannungen wurden gleichzeitig von 60 μμ/cm bis auf 24 μμ/cm verringert.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:
   1. Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben in eine gebogene Form, wobei ein Randstreifen

   der Glasscheibe unter Druckspannung und ein an diesen Randstreifen angrenzender innerer Bereich unter eine Zugspannung von praktisch weniger als 40 μμ/cm gesetzt wird, wobei diese Vorrichtung aus einer aus einzelnen Abschnitten bestehenden Form besteht, die aus wenigstens einer randständig angeordneten Schiene besteht, die wenigstens einen Teil eines peripheren Rahmens bildet, dessen Oberseite nach Profil und Umriß der für die gebogene Glasscheibe gewünschten Form entspricht, gekennzeichnet durch eine Spannungs-Modifiziervorrichtung (50), die außerhalb und ungefähr parallel zum vorderen, mittleren Schienenteil (18) des Rahmens und benachbart zu diesem verläuft und als Winkelschiene mit einem senkrechten Teil (52) und einem unten angebrachten waagerechten Teil (54) ausgebildet ist und mit diesem Teil (54) nach innen unterhalb der Glasscheibe über den Rand der Glasscheibe hineinreicht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrecht ausgerichtete Teil (52) so weit nach oben reicht, daß er etwas oberhalb des oberen Randes der benachbarten formgebenden Schiene (18) endet.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Französische Patentschriften Nr. 1154 287,
   1154288.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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