DE3632556C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Biegen einer Glasscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen einer auf Biegetemperatur erwärmten Glasscheibe mit Hilfe eines heißen Gasstroms mit großflächigem Querschnitt, durch den die Glasscheibe gegen eine Biegeform gepreßt wird.

Ein Biegeverfahren dieser Art ist in der DE-OS 35 23 675 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden die auf Biegetemperatur erwärmten Glasscheiben in horizontaler Ausrichtung auf einer Rollentransportbahn in eine Biegestation transportiert, in der sie durch einen senkrecht nach oben gerichteten Heißluftstrom mit großem Querschnitt von der Transportbahn abgehoben und gegen eine oberhalb der Transportrollen angeordnete, zur Transportbahn hin konvexe Biegeform gepreßt werden. Die Glasscheibe nimmt die Form der Biegeform an und wird dann auf einen unter die Biegeform gefahrenen Transportring abgelegt, mit dem sie aus der Biegestation heraustransportiert wird.

Wenn mit Hilfe dieses bekannten Verfahrens Glasscheiben in eine Form mit z. B. stellenweise stärker gewölbten Randbereichen gebogen werden sollen, reicht unter Umständen der von dem Gasstrom auf die Randbereiche ausgeübte Druck nicht aus, um diese stärker gewölbten Randbereiche der Glasscheibe dicht an die Biegeform anzudrücken, so daß die Form der gebogenen Glasscheibe von der vorgegebenen Formfläche der Biegeform abweicht. Es hat sich gezeigt, daß diese Schwierigkeit auch durch eine Druckerhöhung des Heißgasstroms, das heißt durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms, nicht beseitigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß damit auch die Herstellung von stärker gebogenen Glasscheiben bzw. von Glasscheiben mit stärker abgebogenen oder gewölbten Randbereichen möglich wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens in ausgewählten Randbereichen der Glasscheibe die Strömungsgeschwindigkeit der in radialer Richtung entlang der Glasscheibenoberfläche strömenden Teilströme des heißen Gasstromßes durch im Weg dieser Teilströme angeordnete Sperren verringert und dadurch in diesen Randbereichen der Glasscheibe der statische Druckanteil des strömenden Gases erhöht wird, während der Raum zwischen den Randbereichen der Glasscheibe und der Oberfläche der Biegeform mit einem Raum mit demgegenüber geringerem statischen Gasdruck in Verbindung steht.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die Tatsache zunutze, daß der statische Druckanteil in einem strömenden Gas in allen Richtungen wirkt, wohingegen der dynamische Druckanteil nur in der Strömungsrichtung des Gases wirkt. In den Randbereichen der Glasscheibe treffen aber die senkrecht auf die Glasscheibe gerichteten Teilströme nur in abgeschwächter Form auf die Glasscheibe auf, weil das im Mittelfeld auf die Glasscheibenfläche auftreffende Gas, das an der Glasoberfläche umgelenkt wird, nunmehr in radialer Richtung entlang der Glasscheibe abströmt und dadurch die Wirkung der in der ursprünglichen Strömungsrichtung fließenden Teilströme in den Randbereichen der Glasscheibe dämpft. Wenn die Randbereiche der Biegeform eine stärkere Krümmung aufweisen oder wenn die Randbereiche unter einem ungünstigen Neigungswinkel zur Richtung des Gasstroms verlaufen, dann ist die senkrecht auf die Glasoberfläche einwirkende Druckkomponente des dynamischen Druckanteils wegen der parallel zur Glasoberfläche verlaufenden Strömungsrichtung zu klein, um die gewünschten Biegekräfte zu erzeugen. Hier wird durch die Erfindung dadurch Abhilfe geschaffen, daß auf geeignete Weise in diesen Bereichen der statische Druckanteil erhöht wird. Da bekanntermaßen in einem strömenden Gas- oder Flüssigkeitssystem auf einen bestimmten Stromfaden bezogen die Summe des statischen und des dynamischen Druckanteils konstant ist, muß sich der statische, im vorliegenden Fall für den Biegevorgang wirksamere Druckanteil erhöhen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit dieses Stromfadens verringert wird. Erfindungsgemäß wird die in den betreffenden Bereichen gewünschte Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit dadurch erreicht, daß auf dem Weg dieser betreffenden Teilströme oder am Ende dieser Teilströme geeignete Sperren angeordnet werden, die ein Hindernis für diese Teilströme darstellen und die infolgedessen den erwünschten bremsenden Einfluß auf die betreffenden Teilströme des heißen Gases ausüben.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die entlang den betreffenden Randbereichen der Glasscheibe in radialer Richtung fließenden Teilströme des heißen Gases am Ende der Biegeform unter Verringerung des Strömungsquerschnitts an dem durch die Biegeform und die Glasscheibe gebildeten Zwischenräume vorbeigeführt.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Weg der entlang den betreffenden Randbereichen der Glasscheibe in radialer Richtung fließenden Teilströme des heißen Gases durch an der Biegeform angeordnete Sperren vollständig gesperrt, und die Entlüftung des Zwischenraums zwischen diesen Randbereichen der Glasscheibe und der Formfläche der Biegeform durch die Biegeform durchdringender Bohrungen erreicht.

Für die Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren geeignete Vorrichtungen zeichnen sich grundsätzlich dadurch aus, daß am Rand der Biegeform an den Stellen, an denen der statische Druckanteil des Gasstroms erhöht werden soll, etwa rechtwinklig zur Endtangente der Biegeform ausgerichtete Staubleche angeordnet sind und daß der Raum zwischen den Randbereichen der Glasscheibe und der Oberfläche der Biegeform mit dem Raum hinter der Biegeform verbunden ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine Biegekammer zum Preßbiegen einer Glasscheibe mit einem heißen Gasstrom nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 die Wirkungsweise einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, dargestellt anhand einer Schnittzeichnung im Bereich der Biegeform;

Fig. 3 die Wirkungsweise einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, ebenfalls dargestellt anhand einer Schnittzeichnung im Bereich der Biegeform;

Fig. 4 eine Biegeform für eine Autoscheibe, mit Staublechen zur Durchführung des Verfahrens, in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 5 eine ausschnittsweise Ansicht von unten auf die in Fig. 4 dargestellte Biegeform;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VI-VI in Fig. 5, und

Fig. 7 eine andere Ausführung für die Gestaltung eines Staublechs, dargestellt in einer Schnittzeichnung.

Eine Biegestation zum Preßbiegen einer Glasscheibe 1 mit Hilfe eines heißen Gasstroms, insbesondere mit Hilfe eines Heißluftstroms, ist im Anschluß an einen Rollen-Durchlaufofen 2 angeordnet, in dem die Glasscheiben mittels elektrischer Heizstrahler 3 auf Biegetemperatur erwärmt werden. Der Transport der Glasscheiben 1 erfolgt in horizontaler Ausrichtung auf einem aus angetriebenen Transportrollen 4 bestehenden Rollenförderer. Der aus den Transportrollen 4 bestehende Rollenförderer setzt sich bis in die Biegestation fort.

Die Biegestation umfaßt im wesentlichen einen senkrecht angeordneten Strömungskanal 8, dessen Wände 9 mit einer geeigneten Wärmeisolationsschicht (nicht dargestellt) versehen sind. Durch die Öffnung 10 in der dem Ofen 2 benachbarten Wand 9 des Strömungskanals 8 gelangen die Glasscheiben 1 von dem Rollendurchlaufofen 2 in die Biegestation. In der Biegestation werden sie innerhalb des Strömungskanals 8 unterhalb der Biegeform 12 positioniert. Während des Transports der Glasscheiben 1 in die Biegestation und während des Positionierungsvorgangs werden der Volumenstrom und der Druck des senkrecht nach oben strömenden Gasstroms auf einem niedrigen Wert gehalten. Der Volumenstrom und der Druck des Gasstroms können auf einem Wert gehalten werden, der geeignet ist, das Eigengewicht der Glasscheibe 1 zu entlasten, um Deformationen der Glasscheibe infolge Durchbiegens zwischen den Transportrollen 4 unter der Wirkung des Eigengewichts der Glasscheiben zu verhindern. Es darf dabei jedoch nur eine teilweise Entlastung des Eigengewichts erfolgen, da der Transport der Glasscheibe 1 durch die Drehbewegung der Transportrollen 4 gewährleistet sein muß.

Sobald die Glasscheibe 1 ihre gewünschte Position erreicht hat, werden Druck und Volumenstrom des Gasstroms so weit erhöht, daß die Glasscheibe 1 von den Transportrollen 4 abgehoben und gegen die Formfläche der Biegeform 12 gepreßt wird. Unter die gebogene Glasscheibe 1′ wird nun auf Schienen 14, die senkrecht zu der Darstellungsebene verlaufen, ein nicht dargestellter Wagen mit einem der Form der gebogenen Glasscheibe entsprechenden Tragring gefahren. Durch Absenken des Gasdrucks und des Volumenstroms im Strömungskanal 8 wird die gebogene Glasscheibe auf diesem Tragring abgelegt und aus der Biegestation herausgefahren.

Der auf die Glasscheibe 1 zur Einwirkung kommende Gasstrom hat auf seinem gesamten Querschnitt im wesentlichen ein gleichmäßiges Druckprofil. Während die Glasscheibe 1 von den Transportrollen 4 abgehoben und bis zur Anlage an die Biegeform 12 angehoben wird, herrscht auf der gesamten Glasscheibenfläche im wesentlichen der gleiche Druck. Das ändert sich jedoch, sobald die Glasscheibe von der Biegeform 12 festgehalten wird. Von diesem Augenblick an muß das auf die Glasscheibe 1 auftreffende Gas entlang der Glasscheibenoberfläche seitlich abströmen und wird am Rand der Biegeform 12 nach oben umgelenkt. In den Randbereichen der Glasscheibe 1′ bewirken die abströmenden Teilströme des Gases zweierlei: Zum einen schwächen sie die direkte Wirkung des aufwärts strömenden Gases, das heißt die Wirkung des in senkrechter Richtung wirkenden dynamischen Druckanteils, in diesen Randbereichen ab, weil die senkrechten Teilströme in die horizontale Richtung umgelenkt werden und die abfließenden Gasströme in den Randbereichen die Wirkung der auf diese abfließenden Gasströme auftreffenden senkrechten Teilströme dämpfen. Zum anderen hat der dynamische Druckanteil des entlang der Glasscheibe 1′ radial abströmenden Gases selbst keine Druckkomponente in Richtung senkrecht zur Glasscheibenoberfläche, so daß das entlang der Glasscheibe abströmende Gas selbst keinen Anteil an dem eigentlichen Biegeprozeß hat. Die auf die Randbereiche der Glasscheibe ausgeübten Biegekräfte werden damit umso geringer, je größer die Fläche der Glasscheibe und je größer der Endtangentenwinkel Alpha während des Biegevorgangs wird. Die auf diese Weise erzeugte Biegekraft P reicht nicht mehr aus, um diesen Randbereich der Glasscheibe 1′ dicht an die Formfläche der Biegeform 12 anzudrücken.

Fig. 2 veranschaulicht eine erste Möglichkeit, wie mit nur äußerst geringem Aufwand erfindungsgemäß die Biegekräfte an den kritischen Stellen auf wirksame Weise erhöht werden. Zu diesem Zweck wird an den Stellen mit stärkerer Biegung die Strömungsgeschwindigkeit der dort an der Glasscheibe 1′ entlangströmenden Gas-Teilströme durch die Anordnung eines Staublechs 16 verringert. Das Staublech 16 wird dabei etwa senkrecht zu der Richtung der Gasströmung angeordnet. Der Gasstrom wird dadurch abgebremst und wird gezwungen, durch den zwischen dem Rand der Glasscheibe 1′ und dem Staublech 16 verbleibenden Spalt 18 hindurchzuströmen und durch den Spalt 20 zwischen dem oberen Teil des Staublechs 16 und dem Rand der Biegeform 12 nach oben abzuströmen. Durch die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der entlang der Glasscheibe fließenden Teilströme des Gases wird nun unterhalb der Glasscheibe 1′ aufgrund der bekannten Beziehung, nach der die Summe von dynamischem Druck und statischem Druck in einem Stromfaden konstant ist, der statische Druck erhöht, der jetzt als erhöhter Biegedruck P′ auf die Glasoberfläche wirkt. Gleichzeitig wird der statische Druck in dem Raum 22 dadurch verringert, daß dieser Raum 22 durch den Spalt 20 unmittelbar mit dem Raum oberhalb der Biegeform 12 in Verbindung steht, in dem insgesamt ein geringerer statischer Druck herrscht.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind besonders wirkungsvoll, wenn das Staublech 16 so geformt und angeordnet wird, daß die Breite A des von der Glasscheibe 1′ und dem Staublech 16 gebildeten Spaltes 18 kleiner ist als die Breite B des von dem Staublech 16 und dem Rand der Biegeform 12 gebildeten Spaltes 20. Die Breite B des Spaltes 20 beträgt beispielsweise 5 bis 20 mm, und die Breite A des Spaltes 18 beträgt vorzugsweise 2 bis 10 mm. Die Höhe H des als Sperre wirksamen Teils des Staublechs 16 beträgt beispielsweise 10 bis 100 mm, und vorzugsweise 20 bis 50 mm.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die gleiche gewünschte Wirkung auf etwas andere Weise erreicht. In diesem Fall ist das Staublech 24 unmittelbar am Rand der Biegeform 26 angeordnet, so daß ein Abströmen des Gases zwischen dem Staublech 24 und der Biegeform 26 nicht erfolgt. Infolgedessen bilden sich vor dem Staublech 24 Gaswirbel 28, und die zu dieser Seite hin abfließenden Teilströme des Gases werden gezwungen, um das Staublech 24 herum abzuströmen. Unmittelbar entlang der Glasscheibe 1′ erfolgt keine Strömung in radialer Richtung. Durch die weitgehende Unterdrückung der kinetischen Strömungsenergie wird, da die gesamte Druckenergie konstant bleibt, der statische Druckanteil wesentlich erhöht, was sich in der Erhöhung der wirksamen Biegekraft P′ äußert. Für den erforderlichen relativen Unterdruck auf der Rückseite der Glasscheibe 1′ sorgen Bohrungen 30 in der Biegeform 26, die diese durchdringen und die den Raum 22 zwischen der Glasscheibe 1′ und der Biegeform 26 mit dem Raum hinter der Biegeform 26 verbinden, in dem ein geringerer statischer Druck herrscht.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel für erfindungsgemäß ausgestaltete Biegeformen zum Biegen einer hinteren Seitenscheibe eines Autos ist in den Fig. 4 bis 7 dargestellt. Die Biegeform 31 entspricht in ihrer Umfangsform und in der Gestalt der Biegefläche 32 genau der Größe und Form der gebogenen Glasscheibe. Die Biegeform 31, die beispielsweise aus Keramik oder aus Metall besteht, ist mit einem zylindrischen Ansatz 36 versehen, der über den Verbindungsflansch 39 mit dem innerhalb der Biegestation angeordneten Halterohr 40 verbunden ist.

In den Randbereichen 32′ und 32′′ der Biegefläche 32 sind erfahrungsgemäß höhere Biegekräfte erforderlich, weil es sich einerseits um Eckbereiche handelt, die an diesen Stellen eine sphärische Biegung erfordern, und weil andererseits in diesen Bereichen der Endtangentenwinkel der Formfläche größer ist als in den übrigen Bereichen. In diesen Bereichen 32′ und 32′′ sind deshalb auf dem Rand der Biegeform 31 Staubleche 38 angeordnet, und zwar derart, daß sie zwischen der Umfangsfläche der Biegeform 31 und der dieser zugewandten Oberfläche der Staubleche 38 einen Spalt 20 (B) von etwa 10 mm belassen. Die Staubleche 38 sind mittels Schrauben 41 an der Biegeform 31 befestigt, wobei Abstandshülsen 42 für den notwendigen Abstand von der Biegeform sorgen. Der Neigungswinkel Beta, den das Staublech 38 mit der Senkrechten bildet, wird in Abhängigkeit von der Krümmung der Biegeform so gewählt, daß die als Sperre wirksame Fläche des Staublechs etwa senkrecht zu der Strömungsrichtung des entlang der Glasscheibe radial strömenden Gasstroms verläuft.

In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Anordnung so zu treffen, daß der zwischen dem Staublech und der Glasscheibenkante verbleibende Spalt auf dem gesamten Weg der Glascheibenkante während des Biegeprozesses weitgehend konstant bleibt. In diesem Fall empfiehlt sich eine Formgebung des Staublechs 44 entsprechend der Fig. 7. Das Staublech 44 weist hierbei eine Krümmung auf, die der Kurve K entspricht, welche die Kante der Glasscheibe 1′ während des Biegevorgangs beschreibt. Auf diese Weise kann ein sehr enger Spalt 18 während des gesamten Biegevorgangs aufrechterhalten werden, was eine noch weitergehende Verbesserung der Druckverhältnisse beim Biegevorgang bedeuten kann.

Claims (10)

1. Verfahren zum Biegen einer auf Biegetemperatur erwärmten Glasscheibe mit Hilfe eines heißen Gasstroms mit großflächigem Querschnitt, durch den die Glasscheibe gegen eine Biegeform gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in ausgewählten Randbereichen der Glasscheibe die Strömungsgeschwindigkeit der in radialer Richtung entlang der Glasscheibenoberfläche strömenden Teilströme des heißen Glasstroms durch auf dem Weg dieser Teilströme angeordnete Sperren verringert und dadurch in diesen Randbereichen der Glasscheibe der statische Druckanteil des strömenden Gases erhöht wird, während der Raum zwischen den Randbereichen der Glasscheibe und der Oberfläche der Biegeform mit einem Raum mit demgegenüber geringerem statischen Gasdruck in Verbindung steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entlang den betreffenden Randbereichen der Glasscheibe in radialer Richtung fließenden Teilströme des heißen Gases am Ende der Biegeform unter Verringerung des Strömungsquerschnitts an dem durch die Biegeform und die Glasscheibe gebildeten Zwischenraum vorbeigeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Randbereichen der Glasscheibe und der Biegeform durch die Biegeform durchdringende Bohrungen mit dem Raum auf der anderen Seite der Biegeform verbunden wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg der entlang den betreffenden Randbereichen der Glasscheibe in radialer Richtung fließenden Teilströme des heißen Gases durch an der Biegeform angeordnete Sperren vollständig gesperrt und die Entlüftung des Raumes zwischen diesen Randbereichen der Glasscheibe und der Biegeform durch die Biegeform durchdringende Bohrungen erreicht wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand der Biegeform (12; 26; 31) wenigstens an ausgewählten Stellen etwa rechtwinklig zur Endtangente der Formfläche der Biegeform ausgerichtete Staubleche (16; 24; 38; 44) angeordnet sind und daß der Raum (22) zwischen den Randbereichen der Glasscheibe und der Oberfläche der Biegeform (12; 26; 31) mit dem Raum hinter der Biegeform (12; 36; 31) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubleche (16; 38; 44 ) unter Bildung eines Spaltes (20) zwischen dem Staublech (16; 38; 44) und dem Rand der Biegeform (12; 31) in einem Abstand (B) von 5 bis 20 mm an der Biegeform befestigt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeform in den den Staublechen benachbarten Randbereichen mit die Biegeform durchdringenden Bohrungen versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubleche (24) unmittelbar am Rand der Biegeform (26) angeordnet und die Biegeform (26) in den den Staublechen (24) benachbarten Bereichen mit die Biegeform (26) durchdringenden Bohrungen (30) versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubleche (16; 24; 38; 44) eine Höhe (H) von 10 bis 100 mm, und vorzugsweise von 20 bis 50 mm aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubleche (44) entsprechend dem von der Glasscheibenkante während des Biegevorgangs beschriebenen Weg gekrümmt sind.