DE1935161C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Biegen von Glasscheiben, bei dem die auf Biegetemperatur erwärmten Glasscheiben hängend zwischen zwei Formwerkzeugen gepreßt werden, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem allgemein der Fachwelt bekannten Verfahren zum Herstellen von gebogenen Glasscheiben werden die Glasscheiben auf eine Temperatur innerhalb des Biegetemperaturbereiches des Glases gebracht und zwischen komplementären Biegeflächen eingefahren, die auf jede einzelne Glasscheibe einwirken. Es ist allgemein bekannt, daß bei einem derartigen Verfahren eine weitere Formveränderung der schon gebogenen Glasscheibe dann eintritt, wenn die die Biegeflächen aufweisenden Werkzeuge zurückgezogen worden sind. Dieses als »Zurückspringen« oder als »Spring-Back-Effekt« bezeichnete Erscheinung ergibt sich durch das unterschiedliche Abkühlen der beiden Hauptoberflächen der gekrümmten Glasscheibe. Ein derartiges unterschiedliches Abkühlen tritt ein, wenn die Glasscheibe zwischen den komplementären Biegeflächen deformiert wird. Wenn die Werkzeuge anschließend zurückgezogen werden, ergibt sich eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Hauptoberflächen der Glasscheibe, und beim Abbau dieser Temperaturdifferenz entstehen Verzerrungen der Glasscheibe.

Mit dem bekannten Verfahren ist die Herstellung

einer Serie von Glasscheiben genau gleicher Krümmung nicht möglich. Glasscheiben genau gleicher Krümmung werden insbesondere für die Herstellung von Verbundglasscheiben benötigt, die aus wenigstens

S zwei Glasscheiben gleicher Krümmung und einer diese verbindenden Zwischenschicht bestehen. Bisher werden derartige Verbundglasscheiben in einem sogenannten Einsinkprozeß hergestellt, bei welchem die später eine Verbundglasscheibe bildenden Glasscheiben unter Ver-

Wendung einer pulvrigen Zwischenschicht übereinander

gelegt und so weit erhitzt werden, daß sie gemeinsam in einen Formkörper einsinken, der die gewünschte

Krümmung aufweist. Bei einem nicht zum Stande der Technik gehörenden

Verfahren werden die Biegeflächen auf die Biegetemperatur der Glasscheibe erhitzt und auf dieser Temperatur während des gesamten Biegevorganges gehalten. Mit diesem Verfahren kann eine Serie von gebogenen Glasscheiben absolut gleicher Krümmung hergestellt werden, da der »Spring-Back-Effekt« im Augenblick der Entlastung durch die Biegeflächen der Biegewerkzeuge vermieden wird. Dieses bekannte Verfahren erfordert jedoch einen hohen Energieaufwand für die Beheizung der Biegewerkzeuge, die ständig auf der Biegetempera tür des Glases gehalten werden müssen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter geringem Energieaufwand für die Beheizung der Biegewerkzeuge ein Zurückfedern der gebogenen Glasscheiben im Augen blick der Entlastung durch die Biegefläche der Biegewerkzeuge zu vermeiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich grundsätzlich vom älteren nicht zum Stande der Technik gehörenden Verfahren, bei welchem die Biegeflächen auf der Biegetemperatur des Glases gehalten werden müssen, wozu ein relativ großer Energieaufwand erforderlich ist. Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, den Wärmeverlust auf der einen Hauptoberfläche der Glasscheibe während des Biege- Vorganges in Abhängigkeit von den Wärmeverlusten auf der anderen Hauptoberfläche der Glasscheibe so zu regeln, daß die Gesamtwärmeverluste auf beiden Hauptoberflächen praktisch gleich groß sind. Diese Regelung kann erfindungsgemäß bei Temperaturen erfolgen, die weit unterhalb der Biegetemperatur des Glases liegen. Erfindungsgemäß wird varteilhafterweise die optimale Temperatur der Patrize geregelt, die einen Wärmeverlust der zugeordneten Glasscheibenoberfläche im wesentlichen durch Wärmeleitung erzeugt.

Die Biegetemperatur industrieller Natriumoxid-Kalziumoxid-Silikat-Glasscheiben liegt bei 550 bis 700° und kann sich z. B auf etwa 670° belaufen. Für das Biegen derartiger Glasscheiben mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei dieser Biegetemperatur des Glases wird die optimale Temperatur der Biegefläche des Biegewerkzeuges, an welchem der Wärmeverlust überwiegend durch Wärmeleitung eintritt, vorzugsweise auf eine Oberflächentemperatur von 200 bis 400° eingestellt, wobei eine Temperatur von etwa 300° bevorzugt ist.

Erfindungsgemäße, die Vorrichtung betreffende Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrungsbeispieles einer Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der aus Patrize und Matrize bestehenden Biegevorrichtung im

geöffneten Zustand mit einer dazwischen befindlichen zu biegenden Glasscheibe und

F i g. 2 einen lotrechten Querschnitt durch die Patrize.

Eine zu biegende flache Glasscheibe 1 wird in einer lotrechten Ebene an Zangen 2 aufgehängt, welche die obere Kante der Glasscheibe I ergreifen. Die Zangen 2 werden durch eine waagerechte obere Transportvorrichtung 3 getragen, von der in F i g. 1 nur ein Teil wiedergegeben ist.

Die an Zangen 2 aufgehängte Glasscheibe 1 wird zunächst mittels der Transportvorrichtung 3 durch einen nicht dargestellten Ofen geführt, in dem die Glasscheibe 1 auf eine Temperatur in der Größenordnung von 670° für industrielle Natriumoxid-Kalziumoxid-Silikat-Glas erhitzt wird. Bei dieser Temperatur ist die Scheibe ausreichend schmiegsam, um ein Biegen auf eine gewünschte Form zu ermöglichen.

Die erhitzte Glasscheibe 1 wird von dem Ofen einer Biegestation zugeführt, in der die Glasscheibe 1 zwischen den Biegewerkzeugen angeordnet wird, die an geeigneten, zwecks deutlicher Darstellung in den Figuren nicht wiedergegebenen Traganordnungen für eine waagerechte Bewegung in Richtung aufeinander zu und voneinander weg in der erforderlichen Weise angeordnet sind. Die Biegewerkzeuge sind komplementär ausgeführt, wobei das konvexe Werkzeug die Patrize 4 und das konkave Werkzeug die Matrize 5 bilden.

Die als Vollform ausgebildete Patrize 4 weist bei der hier wiedergegebenen Ausführungsform eine massive Bauart auf und ist aus einem gegossenen feuerfesten Material gefertigt. Ein geeignetes feuerfestes Material besteht aus vier Teilen geschmolzener Kieselerde, die auf eine derartige Teilchengröße zerkleinert ist, daß die Teilchen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1,65 mm hindurchgehen, vermischt mit einem Teil Cimeni Fondu und Wasser. Ein derartiges Gemisch kann unter Ausbildung einer konvexen Biegeoberfläche mit der gewünschten Krümmung leicht verformt werden. Für einige Biegevorgänge, z. B. zum Ausbilden gekrümmter Windschutzscheiben oder Rücklichter von Kraftfahrzeugen, kann die Biegeoberfläche eine doppelte Krümmung aufweisen, z. B. doppelte konvexe Krümmung, wie bei der gezeigten Ausführungsform.

Beim Gießen der Patrize 4 wird eine Mehrzahl an elektrischen Heizelementen 6 eingebettet, die gestrichelt in der F i g. 1 dargestellt sind. Das feuerfeste Material der Patrize 4 ist beim Verformen dicht um die Heizelemente 6 gepackt, um so zu einer guten Wärmeberührung zu führen.

Die Heizelemente 6 können zweckmäßigerweise mittels Aufwickeln eines geeigneten Drahtes auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 6,35 mm hergestellt werden. Ein typisches Heizelement besteht aus einem Draht in einer Länge von 18,7 m und einem Widerstand von 17,7 Ohm, wobei der Draht eine Stromstärke von 13 A von einer 230 V Quelle aufnimmt. Ein derartiges Heizelement 6 führt zu einer Wärmeleistung von etwa 4 W/cm².

Um eine genaue Regelung der Oberflächentemperatur der Patrize 4 zu erleichtern, ist diese in sechs voneinander getrennte Zonen unterteilt. Die Anzahl der Heizelemente 6 jeder Zone wird in Übereinstimmung mit der Größe der Zone ausgewählt. Die Heizelemente jeder der Zonen sind parallel geschaltet und durch nicht gezeigte Innenleitungen mit einem entsprechenden Paar mittels porzellan-isolierter Anschlüsse verbunden.

Es sind entsprechende Temperaturmeßelemente 7, in diesem Fall Thermoelemente, ebenfalls in der Patrize 4 eingebettet, die durch gestrichelte Linien in der F i g. 1 dargestellt sind Ein Temperaturmeßelement 7 ist für jede Zone vorgesehen, wobei die auf Temperatur

S ansprechende Verbindungsstelle benachbart zu der konvexen Biegeoberfläche der Patrize 4 und mittig in der entsprechenden Zone angeordnet ist Die Leitungen jedes Temperaturmeßellementes 7 sind mit weiteren entsprechenden den Paaren porzellan-isolierter An-

•:o Schlüsse verbunden. Die den Heizelementen 6 und Temperaturmeßelementen 7 zugeordneten Anschlüsse jeder entsprechenden Zone sind mittels entsprechender asbest-isolierter Kabel mit entsprechenden Anschlüssen eines Verbindungsgehäuses verbunden, das an dem Umfang der Patrize 4 angeordnet und gegenüber der von der Patrize 4 herrührenden Hitze abgeschirmt ist Eine Stromregelvorrichtung 8 mit getrennten Regelabschnitten für jede entsprechende Zone der Patrize 4 ist mit diesem Verbindungsgehäuse verbunden. Die Stromregelvorrichtung 8, von der ein Teil prinzipartig durch die gestrichelten Linien in F i g. 2 dargestellt ist, weist für jede entsprechende Zone einen entsprechend regelbaren Transformator 10 auf, der dazu dient, die von einer Wechselstromquelle herrührende elektrische Energie zu regeln, die den entsprechenden Heizelementen 6 der Zone zugeführt wird. Ein Mikrovoltmeter 11 ist für das Messen der in dem entsprechenden Temperaturmeßeiement 7 der Zone erzeugten elektromotorischen Kraft vorhanden. Vorzugsweise sind die

jo Mikrovoltmeter 11 so kalibriert, daß sie eine direkte Ablesung der Temperatur in den entsprechenden Zonen ergeben. Die regelbaren Transformatoren 10 können manuell eingestellt werden, um so eine vorherbestimmte einheitliche Temperatur von z. B. 300° in jeder Zone aufrechtzuerhalten, oder wahlweise kann ein automatisches Steuersystem vorgesehen werden, das dazu dient, automatisch die vorherbestimmte Temperatur aufrechtzuerhalten.

Die als Ringform ausgebildete konkave Matrize 5 weist eine aus Metall gefertigte offene Rahmenstruktur auf, die geformte Rahmenumfangsteile 12 besitzt, welche dazu dienen, mit den Randbereichen der Glasscheibe 1 bei einem Biegevorgang in Berührung zu kommen. Um eine Verunstaltung der Oberfläche der Glasscheibe 1 hinten anzuhalten, können die Rahmenteile 12 mit gewobenem Glastuch oder einem anderen Material abgedeckt werden, an dem das Glas nicht anklebt.

Das Biegen jeder Glasscheibe 1 auf die gewünschte Form erfolgt durch Berührung der Glasscheibe! mit den Oberflächen der Biegewerkzeuge (Patrize 4, Matrize 5), sobald diese in Richtung aufeinander bewegt werden. In typischer Weise werden die Biegewerkzeuge in geschlossener Lage etwa 2 Sekunden lpng gehalten.

Während der Zeit, in der sich die Biegewerkzeuge in geschlossener Stellung befinden, tritt der Wärmeverlust von den beiden Hauptoberflächen der Glasscheibe 1 auf. Die konvexe Oberfläche der Glasscheibe 1 verliert Wärme in Berührung mit der rahmenförmigen Matrize 5 vermittels Strahlung und Leitung. Die konkave Oberfläche verliert Wärme in Berührung mit der massiven Patrize 4 im wesentlichen durch Leitung.

Die Erscheinung des »Zurückspringens«, d.h. das Verzerren der gekrümmten Glasscheibe nach Abschluß oes Biegevorganges, ist fast vollständig auf die unterschiedlichen Wärmeverluste zurückzuführen, die von den beiden Hauptoberflächen der Glasscheibe 1 aus auftreten. Im Hinblick darauf wurde die Vorrichtung

geschaffen, mittels derer der Wärmeverlust von einer der Hauptoberflächen, insbesondere der Wärmeverlust mittels Wärmeleitung von der konkaven Oberfläche in Berührung mit der konvexen Patrize 4, einreguliert werden kann. Somit werden die Heizelemente 6 in der Patrize 4 dergestalt gesteuert, daß die leitende Wärmeübertragung von der Glasscheibe 1 an die Patrize 4 begrenzt wird und die Temperatur der Arbeitsoberfläche der Patrize 4 aufrechterhalten wird, wodurch der gesamte Wärmeverlust von der Glasoberfläche in Berührung mit der Patrize 4 praktisch den Gesamtwärmeverlust von der anderen Oberfläche in Berührung mit der Matrize 5 ausgleicht.

Wenn bei dem hier beschriebenen Beispiel die Patrize 4 bei einer Temperatur von 200 bis 400° und vorzugsweise etwa 300° gehalten wird, kann der gewünschte thermische Ausgleich oder Gleichgewicht zwischen den beiden Biegewerkzeugen bei einer Schließzeit der Biegewerkzeuge von etwa 2 Sekunden erzielt werden. Nachdem die gekrümmte Glasscheibe 1 jo aus den Biegewerkzeugen entfernt worden ist und abgekühlt ist, hat die Erscheinung des »Zurückspringens« der gekrümmten Glasscheibe t eine wesentliche Verbesserung erfahren. Die Krümmung der schließlich vorliegenden Glasscheibe 1 weist eine Form auf, die wesentlich genauer der Konfiguration der Oberfläche der konvexen Patrize 4 entspricht als dies ansonsten der Fall wäre.

Als eine wahlweise Maßnahme bezüglich des Anwendens gegossenen feuerfesten Materials für die Patrize 4 kann ein konvexes Werkzeug aus Metallguß oder ein in üblicher Weise aus Metallplatten oder Blechen aus Metall hergestelltes metallisches Werkzeug verwendet werden. Ein geeignetes Material für die Patrize 4 ist eine Legierung auf der Grundlage von Aluminium oder Kupfer in gegossener Form, wie z. B. eine Legierung, die 1 % Chrom und 99 % Kupfer enthält. Ein derartiges metallisches Werkzeug besitzt den Vorteil hoher mechanischer Festigkeit kombiniert mit hoher Leitfähigkeit, und diese unterstützt das genaue Aufrechterhalten einer geregelten Temperatur an der Oberfläche der Patrize 4. Die Temperaturregelung der Werkzeugoberfläche kann mit strahlender elektrischer oder mit Gas betriebener Erhitzer bewirkt werden, die sich hinter dem Werkzeug befinden. Wenn ein Werkzeug aus Metallguß angewandt wird, kann insbesondere die Oberflächentemperatur mittels elektrisch isolierter Hochtemperaturerhitzer bewirkt werden, die in geeigneten Löchern in der hinteren Stelle des Werkzeuges eingesetzt sind.

Wenn ein Metallguß für das Ausbilden der Patrize 4 angewandt wird, wird die Werkzeugoberfläche vorzugsweise spangebend behandelt und im Anschluß hieran unter Ausbildung einer feinen glatten Oberfläche manuell poliert.

Wenn eine massive, aus Metallguß bestehende konvexe Patrize 4 verwendet wird, ist es nicht mehr erforderlich, die Heizelemente 6 im Innern des Körpers der Patrize 4 einzubetten, wie es der Fall bei der hier speziell erläuterten Ausführungsform ist. Im Hinblick ajf die hohe Leitfähigkeit des massiven Metalls der Patrize 4 ist ausreichend, Werkzeugerhitzer in Form von Heizelementen vorzusehen, die mittels Klammern an der hinteren Oberfläche der Patrize 4 befestigt sind. Geeignete Streifenheizelemente bestehen aus einem Erhitzungsleiter, der im Innern einer keramisch gefüllten Nickellegierungsumkleidung vorliegt.

Die Biegeoberfläche der konvexen Patrize 4 bei den hier beschriebenen Ausführungsformen ist vorzugsweise mit einer Schicht eines Materials bedeckt, das an Glas nicht benetzbar oder anhaftend ist, um so eine Verunstaltung der Glasoberfläche bei dem Inberührungkommen mit dem Werkzeug hintenanzuhalten. Wie weiter oben angegeben, stellt ein derartiges geeignetes Material gewobenes Glasfasergewebe dar. Wahlweise kann Bornitrid angewandt werden, das auf die Oberfläche des Metalls des Werkzeuges vermittels Aufsprühen, Aufpinseln oder Tauchen aufgebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Biegen von Glasscheiben, bei dem die auf Biegetemperatur erwärmten Glasscheiben hängend zwischen zwei Formwerkzeugen gepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheiben zwischen einer als Ringform ausgebildeten Matrize (5) und einer als Vollform ausgebildeten Patrize (4), die auf eine Temperatur unterhalb der Biegetemperatur des Glases beheizt wird, gepreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optimale Temperatur der Patrize (4) geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Biegetemperatur des Glases von 550 bis 700⁰C die optimale Temperatur zwischen 200 und 400° C eingestellt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (4) mindestens ein Temperaturmeßelement (7) direkt unterhalb der Biegefläche aufweist, über das die Heizleitung von mindestens einem elektrischen Heizelement (6) regelbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßelemenle (7) und die Heizelemente (6) gruppenweise in verschiedenen Zonen der Patrize (4) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gruppe eine aus einem regelbaren Transformator (10) bestehende Stromregelvorrichtung zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (4) eine gekrümmte Metallplatte ist, hinter der Strahlungserhitzer angeordnet sind.