DE19746558C1 - Verfahren und Formring zum Biegen und Vorspannen von Glasscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen und Vorspannen einer Glasscheibe, bei dem die auf Biegetemperatur erhitzte Glasscheibe in horizontaler Lage mit Hilfe eines Formringes in die gewünschte Form gebogen und die gebogene Glasscheibe auf diesem Formring in einer sich an die Biegestation anschließenden Vorspannstation durch Aufblasen von Kühlluft mit Hilfe von mit Blasdüsen versehenen Blaskästen beidseitig ganz flächig schroff abgekühlt wird. Die Erfindung betrifft ferner geeignete Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren dieser Art sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bei einem derartigen Verfahren, wie es aus der DE 29 45 776 C2 bekannt ist, wird die zu biegende ebene Glasscheibe mit einer Saugplatte angehoben und auf die senkrecht unter die Glasscheibe verbrachte Biegeform abgeworfen, deren Form die Glasscheibe unter der Wirkung der kinetischen Fallenergie annimmt. Mit diesem Formring wird die gebogene Glasscheibe in die Vorspannstation verbracht.

Bei dem sogenannten Preßbiegeverfahren, wie es z. B. aus der EP 0 005 306 B1 bekannt ist, wird der Formring als Preßbiegeform verwendet, mit der die Glasscheibe gegen eine obere vollflächige konvexe Biegeform gepreßt wird. Anschließend wird die gebogene Glasscheibe wiederum mit diesem Formring in die Vorspannstation verbracht und auf diesem Formring schroff abgekühlt.

Formringe, die als Tragringe für die Glasscheiben beim Vorspannvorgang dienen, müssen so gestaltet sein, daß sie die erforderliche schroffe Abkühlung des Randbereichs der Glasscheiben nicht behindern. Sie sind deshalb auf ihrer Tragfläche mit Vorsprüngen, Abströmkanälen oder Aussparungen versehen, damit die gegen die Unterseite der Glasscheiben gerichtete Blasluft auch diesen Randbereich der Glasscheiben erreicht und dort die notwendige schroffe Abkühlung zur Erzeugung der erforderlichen Vorspannung bewirken kann. Formringe für die Unterstützung der Glasscheiben beim Vorspannen sind beispielsweise in den Druckschriften US-5,118,335 und EP 0 186 529 B1 beschrieben.

Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Verfahren der genannten Art, bei denen die Glasscheiben mit Hilfe ein- und desselben Formrings gebogen und auf diesem Formring liegend vorgespannt werden, nicht immer zu befriedigenden Ergebnissen führen. Je nach der Ausführung des Formrings kann es nämlich vorkommen, daß entweder die erzielbare Vorspannung der Glasscheibe im Randbereich zu gering ist, oder daß, wenn eine ausreichende Vorspannung erreicht wird, durch den Biegevorgang am Rand der Glasscheiben optisch störende Deformationen beobachtet werden. Optisch störende Deformationen werden insbesondere durch die wegen der Abströmung der Blasluft erforderlichen Vorsprünge oder Aussparungen an den Tragflächen der Formringe hervorgerufen, durch die die Glasscheiben am Rand ungleichmäßig beansprucht werden. Diese ungleichmäßige Beanspruchung macht sich insbesondere dann störend bemerkbar, wenn die Glasscheiben bei starken Biegungen verhältnismäßig hoch erhitzt werden müssen und/oder wenn die Glasscheiben am Rand mit einem lichtundurchlässigen Dekorrahmen aus einer Einbrennfarbe versehen sind, so daß infolge verstärkter Reflexion diese an sich sehr geringfügigen Deformationen besonders hervorgehoben werden. Derartige optisch störende Deformationen fallen dann besonders ins Auge, wenn die Glasscheiben rahmenlos in die Autokarosserie eingebaut werden, weil der Randbereich der Glasscheibe dann bis zum unmittelbaren Rand sichtbar ist, wo die genannten Deformationen naturgemäß am stärksten sind.

Die optisch störenden Deformationen könnten zwar vermieden oder zumindest stark verringert werden,wenn bei dem Formring die Auflagefläche für die Glasscheibe vergrößert würde, beispielsweise durch Verbreiterung der tragenden Vorsprünge und/oder durch Verringerung des Abstandes zwischen den tragenden Vorsprüngen. Dann aber tritt wiederum das Problem auf, daß nicht genügend Blasluft den Randbereich der Glasscheiben erreicht, so daß die erforderlichen Vorspannwerte nicht erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß es sowohl die Herstellung gebogener Glasscheiben ohne optisch störende Deformationen am Rand als auch eine einwandfreie Vorspannung der gebogenen Glasscheiben im Randbereich ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß während der ganzflächigen schroffen Abkühlung der Glasscheibe die auf dem Formring liegenden Randbereiche der Glasscheibe durch gezielte Zufuhr von Druckluft mit einem gegenüber dem zwischen den Blaskästen entstehenden Umgebungsdruck erhöhten Druck zu den Formring durchdringenden Öffnungen zusätzlich mit Kühlluft beaufschlagt werden.

Die zusätzliche Zufuhr von Kühlluft mit erhöhtem Druck in gezielter Weise zu den abgedeckten Randbereichen der Glasscheibe durch den Formring hindurch ermöglicht es, die tragende Fläche des Formringes so auszugestalten, daß Deformationen des Glasrandes durch ungleichmäßige Einwirkung der mechanischen Verformungskräfte nicht mehr auftreten. Insbesondere kann auf breitere Abstromkanäle in dem Formring verzichtet werden, und statt dessen der Formring mit Bohrungen mit verhältnismäßig geringem Durchmesser versehen oder aus einem porösen Werkstoff hergestellt werden. Die Druckluft wird dabei der Unterseite des Formringes durch einen ringförmigen Verteilerkanal zugeführt, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß die Öffnungen im Formring-einerseits und der Volumenstrom und der Druck der Druckluft andererseits so aufeinander abzustimmen sind, daß der erforderliche Kühleffekt in den von dem Formring abgedeckten Bereichen erzielt wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Formrings anhand der Zeichnungen.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Formring in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt (Bereich II) aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1, und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Formrings in einem Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1.

Der Formring 1 ist, wie in Fig. 1 dargestellt, auf einem Fahrwagen 2 angeordnet, der über Räder 3 innerhalb einer Biege- und Vorspannanlage auf Schienen verfahrbar ist. Der Formring 1 ist, wie auch in der Fig. 2 zu erkennen ist, so ausgebildet, daß er von Bohrungen 4 durchdrungen ist, die zur gezielten Zufuhr von Druckluft dienen. Die Bohrungen 4 müssen einen solchen Durchmesser d und einen solchen Abstand a voneinander haben, daß eine auf Erweichungstemperatur erhitzte Glasscheibe 5 weder durch ihr Eigengewicht noch durch bei einem Preßvorgang auf sie einwirkende Kräfte deformiert werden kann. Der Durchmesser d der Bohrungen 4 beträgt je nach Dicke der zu biegenden und vorzuspannenden Glasscheiben beispielsweise 1 bis 10 mm, und der gegenseitige Abstand a der Bohrungen 4 beispielsweise 2 bis 20 mm.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Formrings, mit dem Glasscheiben von 3 mm Dicke gebogen und vorgespannt werden sollen, weisen die Bohrungen 4 einen Durchmesser von 2 mm auf und sind in drei zueinander versetzten Reihen entlang des Verlaufs des Formrings 1 angeordnet. Die Mittelpunkte der Bohrungen 4 liegen in den jeweiligen Reihen 6 mm auseinander, die Reihen selbst sind auch 6 mm voneinander beabstandet.

Außerhalb des Formrings 1 ist auf dem Fahrwagen 2 eine Ringleitung 6 angeordnet, die an verschiedenen Stellen über Verbindungsleitungen 7 mit einem Verteilerkanal 8 verbunden ist. Der Verteilerkanal 8 ist im dargestellten Fall unmittelbar unterhalb des Formrings 1 angeordnet und mit diesem durch Schweißnähte verbunden. Die Ringleitung 6 ist über einen flexiblen Schlauch 12 aus hitzebeständigem Material an eine nicht dargestellte Druckluftleitung angeschlossen.

Der Formring 1 dient als Biegeform, als Transportring zum Transportieren der gebogenen Glasscheibe in die Vorspannstation und als Tragring für die Glasscheibe während des Vorspannvorgangs. Das Preßbiegen einer Glasscheibe erfolgt zum Beispiel in der Weise, daß zunächst eine auf Biegetemperatur erhitzte Glasscheibe auf einem Rollenförderer in einem Biegeofen unter eine konvexe Biegeform verbracht, unter der konvexen Biegeform positioniert und durch einen von unten gegen die Glasscheibe gerichteten Heißgasstrom angehoben und gegen die konvexe Biegeform gedrückt wird. Dann wird der Fahrwagen 2 mit dem Formring 1 in eine Position senkrecht unter der oberen Biegeform verfahren, an der die Glasscheibe durch den aufwärts strömenden Heißgasstrom festgehalten wird.

Sobald sich der Formring im heißen Ofenbereich befindet, wird der flexible Schlauch 12 mit einer Unterdruckleitung verbunden, so daß heiße Umgebungsluft durch die Auflagefläche des Formrings angesaugt wird. Dadurch wird die Oberfläche des Formrings auf eine geeignete Temperatur erhitzt, so daß bei Kontakt mit der heißen Glasscheibe keine schädlichen Kühlspannungen entstehen. Anschließend wird unter Aufrechterhaltung des aufwärts strömenden Heißgasstroms die obere Biegeform mit der Glasscheibe auf den Formring 1 abgesenkt, so daß die Glasscheibe mit Hilfe des Formringes 1 in die gewünschte Form gepreßt wird. Durch Unterbrechung des Heißgasstroms wird die Glasscheibe dann auf dem Formring 1 abgelegt. Die obere konvexe Biegeform wird angehoben, und der Fahrwagen 2 mit dem Formring 1 und der auf dem Formring 1 liegenden Glasscheibe fährt dann in die Vorspannstation zwischen zwei Blaskästen, mit denen die Glasscheibe schroff gekühlt wird.

Während die Glasscheibe 5 mit Hilfe üblicher Blaskästen durch Luft vorgespannt wird, erfolgt die schroffe Abkühlung der von dem Formring 1 bedeckten Flächenbereiche der Glasscheibe 5 durch die Zufuhr von Druckluft durch die Ringleitung 6 in den Verteilerkanal 8. Aus dem Verteilerkanal 8 wird die Druckluft durch die Bohrungen 4 zu den bedeckten Flächenbereichen der Glasscheibe 5 geleitet und bewirkt dort deren schroffe Abkühlung. Zur Erzeugung einer ordnungsgemäßen Vorspannung im Randbereich der Glasscheibe 5 hat sich beispielsweise ein Druck von 4 bar für die zugeführte Druckluft als ausreichend erwiesen.

Der Formring 1 ist im übrigen in bekannter Weise mit einem gasdurchlässigen Metallfasergewirk 9 bespannt, das an spitzen Stiften 10 befestigt ist, wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist.

Der Verteilerkanal 8 kann zur thermischen Trennung von dem Formring in einem Abstand von 0,5 bis 3 mm von diesem angeordnet sein. Diese thermische Trennung erlaubt dann ein rascheres Aufheizen und Abkühlen des Formrings. Dies kann zum Beispiel dann von Vorteil sein, wenn die Taktzeit einer Biege- und Vorspannanlage verhältnismäßig kurz ist.

Eine andere Ausführungsform des Formrings 1 zeigt Fig. 4. Während der Verteilerkanal 8 wie in dem bisher beschriebenen Beispiel ausgeführt ist, besteht der Formring 1 aus Metall-Drahtgewebe-Verbundplatten (wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen "Haver Porostar®" im Handel erhältlich sind). Metall-Drahtgewebe-Verbundplatten dieser Art sind aus einer Vielzahl von Drahtgewebelagen aus hitzbeständigem Stahl zusammengefügt und durch Sintern fest miteinander verbunden. Durch die Auswahl der einzelnen Drahtgewebelagen bezüglich Drahtdurchmesser, Drahtabstand und Maschenform können die Eigenschaften der Verbundplatten wie Gasdurchlässigkeit, Porosität, Porenverteilung und Oberflächenbeschaffenheit gezielt eingestellt werden. Die der Glasscheibe 5 zugewandte Oberfläche soll möglichst glatt sein, also von einer Drahtgewebelage gebildet werden, bei der die Drähte einen möglichst geringen Drahtdurchmesser aufweisen und das Gewebe eine geringe Maschenweite besitzt. Dagegen können die darunter liegenden Drahtgewebelagen zweckmäßigerweise zunehmend grobmaschiger ausgebildet sein. Die Gasdurchlässigkeit wird so gewählt, daß die Maschen in dem Formring die Öffnungen bilden, durch die die vom Formring bedeckten Flächenbereiche der Glasscheibe 5 durch die Zufuhr von Druckluft zusätzlich gekühlt werden und durch die die heiße Umgebungsluft zum Aufheizen des Formrings 1 angesaugt wird.

Die mit der Glasscheibe 5 in Kontakt kommende Oberfläche des Formrings kann zur besseren thermischen Isolation mit einer an sich bekannten etwa 0,2 bis 1 mm dicken keramischen Beschichtung 11 versehen sein. Die keramische Beschichtung 11 besteht vorzugsweise aus Zirkondioxid. Es kann zweckmäßig sein, auf der Oberfläche des Formrings zunächst eine Haftvermittlerschicht aufzubringen. Eine solche Haftvermittlerschicht kann beispielsweise aus einer Nickel-Aluminium-Legierung oder einer Nickel-Chrom- Aluminium-Legierung bestehen. Sowohl die Haftvermittlerschicht als auch die keramische Schicht werden zweckmäßigerweise mit Hilfe des Plasmaspritzverfahrens oder des Flammspritzverfahrens aufgebracht. Während des Beschichtungsverfahrens muß sichergestellt werden, daß die Gasdurchlässigkeit des Formrings 1 erhalten bleibt. Das kann dadurch erreicht werden, daß die Beschichtung an dem fertigen Formring durchgeführt wird, wobei gleichzeitig der Verteilerkanal mit unter Überdruck stehender Luft beaufschlagt wird, die aus den Öffnungen in der Oberfläche des Formrings austritt und auf diese Weise verhindert, daß sich diese Öffnungen beim Beschichtungsvorgang zusetzen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Biegen und Vorspannen einer Glasscheibe, bei dem die auf Biegetemperatur erwärmte Glasscheibe in horizontaler Lage mit Hilfe eines Formrings in die gewünschte Form gebogen, und die gebogene Glasscheibe auf diesem Formring in einer sich an die Biegestation anschließenden Vorspannstation durch Aufblasen von Kühlluft mit Hilfe von mit Blasdüsen versehenen Blaskästen beidseitig ganzflächig schroff abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der ganzflächigen schroffen Abkühlung der Glasscheibe die auf dem Formring (1) liegenden Randbereiche der Glasscheibe (5) durch gezielte Zufuhr von Druckluft mit einem gegenüber dem zwischen den Blaskästen entstehenden Umgebungsdruck erhöhten Druck zu Formring durchdringenden Öffnungen (4) zusätzlich mit Kühlluft beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formring (1) vor der Berührung der auf Biegetemperatur erwärmten Glasscheibe (5) durch Ansaugen heißer Umgebungsluft durch die ihn durchdringenden Öffnungen hindurch aufgeheizt wird.

3. Formring zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entlang eines Teils des Umfanges des Formrings (1) ein an eine unter Überdruck oder unter Unterdruck stehende Gasleitung anschließbarer Verteilerkanal (8) angeordnet ist, und daß von dem Verteilerkanal (8) Öffnungen durch den Formring (1) zu dessen Glasauflagefläche führen.

4. Formring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkanal (8) unterhalb der Formrings (1) angeordnet ist.

5. Formring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkanal (8), in radialer Richtung gesehen, außerhalb des Formrings (1) angeordnet ist.

6. Formring nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkanal (8) unmittelbar an dem Formring (1) anliegend mit diesem verbunden ist.

7. Formring nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkanal (8) unter thermischer Trennung von dem Formring (1) in einem Abstand von 0,5 bis 3 mm an diesem angeordnet ist.

8. Formring nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formring (1) aus einer mit Lochbohrungen (4) versehenen Metalleiste besteht.

9. Formring nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formring (1) aus einem gasdurchlässigen Metall-Drahtgewebe-Verbundwerkstoff besteht.

10. Formring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der den Formring bildende Verbundwerkstoff aus mehreren übereinander angeordneten, zusammengesinterten Drahtgewebelagen verschiedener Maschenweite besteht, wobei die oberste Lage von einem sehr feinmaschigen Drahtgewebe gebildet wird.

11. Formring nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Formring (1) auf seiner Glasauflagefläche mit einem hitzebeständigen und gasdurchlässigen Gewirk, Gewebe oder filzähnlichen Material aus Metallfasern (9), deren Elementarfasern einen Durchmesser von 5 bis 50 Mikrometer aufweisen, überzogen ist.

12. Formring nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Formring (1) auf seiner Glasauflagefläche mit einer keramischen Beschichtung (11) aus Aluminiumoxinitrid, Siliciumaluminiumoxinitrid, Aluminiumtitanat oder Zirkondioxid versehen ist.