DE4019179A1 - Verfahren und vorrichtung zum biegen von vorspannen einer glasscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen einer Glasscheibe mit hoher Formgenauigkeit und anschließenden Vorspannen. Sie betrifft ferner eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Es ist bekannt, gebogene Glasscheiben mit hoher Formgenauigkeit in der Weise herzustellen, daß die auf Biegetemperatur erwärmten Glasscheiben mit Hilfe von gekühlten Preßformen gebogen werden, wobei die Glasscheiben durch den ganzflächigen Kontakt mit den gekühlten Preßformen unmittelbar nach dem Biegen vorgespannt werden. Entsprechende Verfahren und für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtungen sind in der FR-PS 15 80 305 und in den DE-OS 15 96 503 und 17 71 790 beschrieben. Bei diesen bekannten Verfahren wird die auf Biegetemperatur erwärmte ebene Glasscheibe insgesamt zwischen die gekülten Preßformen gebracht, die die Glasscheibe auf ihrer gesamten Fläche durch den Preßvorgang in die gewünschte Form biegen und gleichzeitig bzw. unmittelbar anschließend durch die beschleunigte Wärmeabfuhr infolge des direkten Kontakts vorspannen.

Die bekannten Biege- und Vorspannverfahren dieser Art führen zu guten Ergebnissen, solange die Glasscheiben verhältnismäßig kleine Abmessungen aufweisen. Mit größer werdenden Scheibenabmessungen entstehen in zunehmendem Maße Schwierigkeiten bei der Konstruktion geeigneter Preßformen. Außerdem wird es zunehmend schwieriger, den notwendigen gleichmäßigen Preßdruck zu erzeugen und die zunehmenden Wärmemengen durch die Kühlung der Preßformen abzuführen.

Eine weitere Schwierigkeit tritt bei der Anwendung dieser Verfahren auf, wenn auf diese Weise Glasscheiben gebogen und vorgespannt werden sollen, die teilweise mit einer Einbrennfarbe bedruckt sind, weil die Einbrennfarben bei der Biegetemperatur geschmolzen sind und im geschmolzenen Zustand an den Oberflächen der Preßformen kleben. Mit einer Einbrennfarbe versehene Glasscheiben finden jedoch in zunehmendem Maße für die Verglasung von Kraftfahrzeugen Anwendung, und zwar insbesondere solche Glasscheiben, die entlang ihrem Randbereich mit einer rahmenartigen Schicht aus einer lichtundurchlässigen Einbrennfarbe versehen sind.

Andere bekannte Verfahren zum Herstellen gebogener vorgespannter Glasscheiben bestehen darin, die in horizontaler Lage in einem Durchlaufofen auf Biegetemperatur erwärmten Glasscheiben in einer Biegestation in die gewünschte Form zu biegen und die gebogenen Glasscheiben auf einem Tragring, der dem Umfang und der Form der gebogenen Glasscheiben entspricht, in eine sich an die Biegestation anschließende Vorspannstation zu verbringen, in der sie durch Aufblasen kalter Luft vorgespannt würden. Bei diesen in der Praxis in großem Umfang angewendeten Verfahren muß man jedoch in Kauf nehmen, daß die Glasscheibe nach dem Biegevorgang, und gegebenenfalls auch schon während des Biegevorgangs, sich infolge ihres Eigengewichts innerhalb des Biegerings bzw. Tragrings mehr oder weniger stark unkontrolliert durchbiegt. Während die so gebogenen Glasscheiben zwar entlang ihrem Umfang der gewünschten Form entsprechen, weisen sie innerhalb ihres Mittelfeldes unvermeidbare Abweichungen von der gewünschten Form auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Biegen und Vorspannen von Autoglasscheiben zu schaffen, das es gestattet, Glasscheiben mit hoher Formgenauigkeit sowohl entlang dem Scheibenumfang als auch im Mittelfeld der Scheibe herzustellen. Darüber hinaus soll das Verfahren auch für die Herstellung gebogener und vorgespannter Glasscheiben mit hoher Formgenauigkeit auf ihrer gesamten Fläche geeignet sein, die entlang dem Randbereich mit einem rahmenförmigen Aufdruck einer Einbrennfarbe versehen sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Glasscheibe in horizontaler Lage gebogen und während oder unmittelbar nach dem Biegen auf einen der gewünschten Kontur der Glasscheibe entsprechenden Formring aufgelegt und mit dem Formling in eine Kontaktvorspannstation verbracht wird, in der das Mittelfeld der gebogenen Glasscheibe durch gekühlte Preßformen vorgespannt wird, während gleichzeitig die über die gekülten Preßformen hinausragenden Randbereiche der Glasscheibe durch Aufblasen von Luftstrahlen vorgespannt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wendet also das Kontaktbiegen und -vorspannen mit seinen bekannten Vorzügen nur für das Mittelfeld der Glasscheibe an, während im Randbereich die endgültige Form der Glasscheibe durch eine Rahmenbiegeform erreicht wird. Auf diese Weise lassen sich Glasscheiben biegen und vorspannen, die nicht nur sowohl im Randbereich als auch im Mittelfeld eine hohe Formgenauigkeit aufweisen, sondern es lassen sich auch Glasscheiben biegen und vorspannen, die entlang ihrem Randbereich mit einer Einbrennfarbe bedruckt sind. Beispielsweise kann die Breite der über die Preßformen hinausragenden Randbereiche der Glasscheibe etwa der Breite des rahmenartigen Aufdrucks entsprechen, so daß die Kontaktflächen der Preßformen nicht mit der aufgeschmolzenen Einbrennfarbe in Berührung kommen.

Zum Biegen der Glasscheibe kann man grundsätzlich jedes der bekannten Biegeverfahren anwenden, bei denen die Glasscheibe nach dem Biegevorgang von einem Formring getragen wird. Beispielsweise kann die Glasscheibe durch Fallenlassen auf einen Formring oder durch Pressen zwischen zwei Biegeformen gebogen werden. Ebenso ist es möglich, zum Biegen ein Heißluft-Biegeverfahren anzuwenden, bei dem die erhitzte Glasscheibe durch einen aufwärts gerichteten heißen Gasstrom gegen eine Biegeform gepreßt und anschließend auf einen Formring angelegt wird. Auch andere Biegeverfahren, wie beispielsweise Biegen durch Abrollen einer Saugbiegeform auf einer heißen Glasscheibe, wobei die Glasscheiben durch Saugkräfte an der Biegeform festgehalten und anschließend auf den Formring abgelegt wird, sind für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.

Eine für die Durchführung des neuen Verfahrens geeignete Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Anlage zum Biegen und Vorspannen in einer schematischen Gesamtansicht;

Fig. 2 die Nachpreß- und Vorspannstation in Form einer perspektivischen Darstellung ihrer wesentlichen Teile;

Fig. 3 die Nachpreß- und Vorspannstation im Zeitpunkt der Positionierung der vorgebogenen Glasscheibe;

Fig. 4 die Nachpreß- und Vorspannstation im Zeitpunkt des Nachpreß- und Vorspannvorgangs;

Fig. 5 den Aufbau der gekühlen Biegewerkzeuge in Form einer Schnittdarstellung, und

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 5.

Eine Anlage für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt, wie in Fig. 1 schematisch veranschaulicht ist, im wesentlichen drei Stationen, nämlich eine Biegestation A, eine Nachpreß- und Vorspannstation B und eine Entnahmestation C.

Die zu biegenden Glasscheiben 1 werden in bekannter Weise in einem Durchlaufofen 2 auf Biegetemperatur erhitzt. Mit Hilfe der angetriebenen Transportwellen 3 werden die erhitzten Glasscheiben in die Biegestation A transportiert.

Im dargestellten Fall erfolgt der Biegevorgang in der Biegestation A nach dem Heißluftbiegeverfahren. Die Biegestation A umfaßt zu diesem Zweck eine oberhalb der Transportwellen 3 angeordnete vollflächige konvexe Biegeform 6. Die Biegeform 6 ist an einem Rahmen 7 befestigt, der seinerseits an Stangen 8 angeordnet ist. Die Stangen 8 sind mit Hilfe von geeigneten Antriebsvorrichtungen 9 in senkrechter Richtung verschiebbar, so daß die Biegeform 6 in die in der Zeichnung dargestellte abgesenkte Position und in eine angehobene Position bewegbar ist. Unterhalb der Transportwellen 3 befindet sich ein senkrechter Strömungskanal 12, durch den heiße Luft mit einem vorbestimmten Volumenstrom und einem vorbestimmten Druck gegen die Biegeform 6 strömt, wenn die Glasscheibe 1 die richtige Position unterhalb der Biegeform 6 eingenommen hat. Das heiße Gas strömt durch die Biegekammer, verläßt die Biegekammer durch den Kanal 13 und wird anschließend im Kreislauf wieder dem Kanal 12 zugeführt.

Durch den heißen Gasstrom wird die Glasscheibe 1 gegen die Formfläche der Biegeform 6 gepreßt und nimmt dadurch die hierdurch vorgegebene Form an. Die eigentliche Biegekammer ist von einem Gehäuse 14 umgeben. Die Wand 15 des Gehäuses 14 weist eine Öffnung 16 auf, die während des Biegevorgangs durch eine Tür 17 geschlossen ist.

Die Nachpreß- und Vorspannstation 8 umfaßt eine obere wassergekühlte konvexe Nachpreßform 20 und eine untere wassergekühlte konkave Nachpreßform 30. Die beiden Nachpreßformen 20 und 30 sind flächenmäßig kleiner als die Glasscheibe 1′. Beide Nachpreßformen sind jeweils von einem ringförmigen Luftverteilerrohr 40 bzw. 41′ umgeben, das jeweils auf die Randbereiche der Glasscheibe 1′ gerichtete Blasdüsen 42 bzw. 43 aufweist. Über flexible Luftzuführungsrohre 44 und 45 werden die Luftverteilerrohre 40 und 41 mit kalter Blasluft versorgt.

Die obere Nachpreßform 20 ist zusammen mit dem ringförmigen Luftverteilerrohr 40 an einem Rahmen 46 angeordnet, der mit Hilfe des pneumatischen oder hydraulischen Zylinders 47 in senkrechter Richtung verschiebbar gelagert ist. Ebenso ist die untere Nachpreßform 30 zusammenmit dem ringförmigen Luftverteilerrohr 41 an einem gemeinsamen Rahmen 48 angeordnet, der mit Hilfe des pneumatischen oder hydraulischen Zylinders 49 in senkrechter Richtung verschiebbar gelagert ist.

Die Übergabestation C umfaßt im wesentlichen einen in horizontaler Richtung auf Schienen 51 verfahrbaren Wagen 52, der einen pneumatischen Zylinder 53 trägt. An der Kolbenstange 54 ist ein Rahmen 55 befestigt, an dem Saugnäpfe 56 angeordnet sind. Mit Hilfe dieser Übergabevorrichtung werden die Glasscheiben nach dem Vorspannen von den Saugnäpfen 56 gegriffen, angehoben und auf der Rollenbahn 58 abgelegt. Die Glasscheiben durchlaufen dann auf der Rollenbahn 58 eine Nachkühlstrecke, in der sie bis auf Raumtemperatur abgekühlt werden.

Der Transport der Glasscheibe 1′ zwischen der Biegestation A und der Übergabestation C erfolgt mit Hilfe eines Formrings 60, der auf einem rahmenförmigen Wagen 61 angeordnet ist. Der Wagen 61 ist mit Rädern 62 versehen, die auf Schienen 63 laufen.

Die Konstruktion der Nachpreß- und Vorspannwerkzeuge und ihre Wirkungsweise ergibt sich im einzelnen aus den Fig. 2 bis 6. Die obere Nachpreßform 20, durch die gleichzeitig mit dem Nachpressen die schroffe Abkühlung und damit die Vorspannung der Glasscheibe 1′ im Mittelfeld erfolgt, besteht aus einem Metallkörper, der mit Kanälen 21 versehen ist, die von Kühlwasser durchströmt werden. Das Kühlwasser wird durch eine flexible Leitung 22 geführt und durch die flexible Leitung 23 abgeführt. Auf der eigentlichen Formfläche ist die Nachpreßform 20 mit einer Schicht 24 versehen. Die Schicht 24 besteht aus einem Material, daß in geringem Maße eine elastische Verformbarkeit besitzt, um sich optimal ganzflächig an die Glasoberfläche anlegen zu können, und das auf der anderen Seite gute Wärmeleitungseigenschaften besitzt. Die Schicht 24 kann beispielsweise aus einer Schichtgraphit-Platte von etwa 1 bis 2 mm Dicke bestehen, wie sie im Handel unter der Bezeichnung SIGRAFLEX erhältlich ist. Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, wird diese Schichtgraphit-Platte 25 von einem dünnen Metallgewebe 26 abgedeckt und gehalten, das seinerseits an den Seitenwänden der Nachpreßform 20 befestigt ist. Das Metallgewebe 26 besteht ebenfalls aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit und hat eine geringe Dicke von beispielsweise 0,1 bis 0,3 mm.

In gleicher Weise ist die untere Nachpreßform 30 aufgebaut. Auch sie ist mit Kanälen 31 versehen, die von Kühlwasser durchströmt werden. Das Kühlwasser wird durch die flexible Leitung 32 zugeführt und durch die flexible Leitung 33 abgeführt. Die Oberfläche des Metallkörpers der Nachpreßform 30 ist wiederum mit einer elastisch nachgiebigen Schicht 34 versehen, die aus einer Schichtgraphit-Platte 35 und einem darüber angeordneten Metallgewebe 36 besteht.

Die Nachpreß- und Kühlformen 20 und 30 sind in ihrer Flächenausdehnung um so viel kleiner als die Glasscheibe 1′, daß die Breite L des seitlich überstehenden Randbereichs der Glasscheibe etwa 1 bis 10 cm beträgt. In diesem Randbereich wird die Glasscheibe 1′ durch die aus den Blasdüsen 42 und 43 austretenden Kaltluftstrahlen vorgespannt.

Um Deformationen der Glasscheibe 1′ am Rand über Nachpreßformen 20 und 30 zu vermeiden, weisen die Formflaschen der Nachpreßformen am Rand jeweils einen von dem Krümmungsradius der Glasscheibe 1′ abweichenden Krümmungsradius auf, wie es aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist. Der Nachpreßdruck wird auf diese Weise innerhalb eines Übergangsbereichs R stetig bis auf Null verringert, wodurch eine eventuelle Deformationsgefahr für die Glasscheibe an dieser Stelle ausgeschlossen wird. Im übrigen ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, während des eigentlichen Nachpreß- und Vorspannvorgangs die Glasscheibe 1′ von dem Formrahmen 60 geringfügig abgehoben, so daß der Formrahmen 60 beim Nachpreßvorgang keine eventuell störenden Kräfte auf die Glasscheibe 1′ überträgt.

Das Abheben der Glasscheibe 1′ von dem Formrahmen 60 erfolgt durch die untere Nachpreßform 30, die durch den Druckzylinder 49 angehoben wird. Statt dessen oder zusätzlich hierzu kann auch der Formrahmen 60 heb- oder senkbar gelagert sein, so daß die Glasscheibe 1′ durch Absenken des Formrahmens 60 auf die untere Nachpreßform 30 aufgelegt wird, und nach der Übernahme der Glasscheibe 1′ durch die untere Nachpreßform 30 der Formrahmen 60 durch weiteres Absenken sich von der Glasscheibe 1′ löst.

Der mit der beschriebenen Vorrichtung durchgeführte Verfahrensablauf ist wie folgt:

Die auf Biegetemperatur erhitzte Glasscheibe 1 läuft in die Biegekammer 14 ein. Währenddessen ist die Öffnung 16 durch die Tür 17 geschlossen. Die Biegeform 6 nimmt ihre untere Endstellung ein, in der sie sich geringfügig oberhalb der Transportebene für die Glasscheiben befindet. Die Glasscheibe wird unterhalb der Biegeform 6 positioniert. Sodann wird der Heißluftstrom eingeschaltet, durch den die Glasscheiben gegen die Biegefläche der Biegeform 6 gepreßt wird.

Während der Heißluftstrom eingeschaltet bleibt, wird die Biegeform mit der Glasscheibe 1′ in ihrer oberen Position bewegt. Gleichzeitig wird die Tür 17 geöffnet, die den Weg freigibt für den Transportrahmen 60, der sich bis zu diesem Zeitpunkt außerhalb der Biegekammer befindet. Der den Formring 60 tragende Wagen 61 fährt in Richtung auf die Biegekammer, bis sich der Formring 60 genau unterhalb der durch den Heißgasstrom an der Biegeform 6 gehaltenen Glasscheibe 1′ befindet. Die Biegeform wird nun in Richtung auf den Formring 60 bewegt, und der Volumenstrom des Heißluftstromes wird so weit verringert, daß die Glasscheibe 1′ sich von der Biegeform 6 löst und auf den Formring 60 abgelegt wird.

Sobald sich die Glasscheibe 1′ von der Biegeform 6 gelöst hat, wird die Biegeform 6 wieder nach oben bewegt, und der die gebogene Glasscheibe 1′ tragende Formrahmen 60 wird in die Nachpreß- und Vorspannstation B gefahren. Die nach der Ablage der Glasscheibe 1′ auf den Formrahmen und während des Weitertransports der heißen gebogenen Glasscheibe nicht vermeidbare geringe Deformation durch Einsinken der Glasscheibe in ihrem Mittelfeld unter der Wirkung ihres Eigengewichts wird nun in der Nachpreß- und Vorspannstation rückgängig gemacht. Unmittelbar nach Positionierung des Formrahmens 60 zwischen den Nachpreßformen 20 und 30 werden diese gegeneinandergefahren, wobei die Glasscheibe 1′ durch die untere Nachpreßform 30 von dem Formrahmen 60 geringfügig abgehoben wird. Durch den Preßkontakt mit den beiden gekühlten Preßformen 20 und 30 wird die Glasscheibe 1′ im Mittelfeld die endgültige Form gegeben, und gleichzeitig wird sie durch die schnelle Abkühlung thermisch vorgespannt. Zur gleichen Zeit werden die Luftverteilerrohre 40 und 41 mit kalter Luft beaufschlagt, so daß der Randbereich ebenfalls rasch gekühlt und dadurch vorgespannt wird.

Sobald der Abkühlvorgang beendet ist, werden die beiden Nachpreßformen 20 und 30 wieder in ihre Ausgangsposition zurückgefahren. Dadurch wird die Glasscheibe freigegeben. Der Wagen 61 mit der Glasscheibe 1′ wird nun in die Übergabestation C gefahren, wo die Glasscheibe von dem Formrahmen 60 abgehoben und auf den Rollenförderer 58 aufgelegt wird.

Claims (9)

1. Verfahren zum Biegen einer auf Biegetemperatur erwärmten Glasscheibe mit hoher Formgenauigkeit und anschließendem Vorspannen, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe in horizontaler Lage gebogen und während oder unmittelbar nach dem Biegen auf einen der gewünschten Kontur der Glasscheibe entsprechenden Formring aufgelegt und mit dem Formring in eine Kontaktvorspannstation verbracht wird, in der das Mittelfeld der gebogenen Glasscheibe durch gekühlte Preßformen vorgespannt wird, während gleichzeitig die über die gekühlte Preßformen hinausragenden Randbereiche der Glasscheibe durch Aufblasen von Luftstrahlen vorgespannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener umlaufender Randstreifen der Glasscheibe seitlich über die Preßformen übersteht und durch Aufblasen von Luftstrahlen vorgespannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Aufblasen von Luftstrahlen vorzuspannenden Randbereiche bzw. der umlaufende Randstreifen eine Breite (L) von 1 bis 10 cm aufweist.

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2 bis 3 zum Biegen und Vorspannen von Glasscheiben, die mit einem aufgedruckten Dekorrand aus einer Einbrennfarbe versehen sind.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Biegestation (A), einen die gebogene Glasscheibe (1′) aufnehmenden und auf einem verfahrbaren Wagen (61) angeordneten Formrahmen (60) und eine der Biegestation nachgeordnete Nachpreß- und Vorspannstation (B), in der die Nachpreß- und Vorspannwerkzeuge aus zwei gekühlten Preßformen (20, 30) mit im Verhältnis zur Glasscheibe (1′) kleineren Abmessungen und neben den Preßformen (20, 30) angeordneten, auf die seitlich über die Preßformen überstehenden Randbereiche der Glasscheibe (1′) einwirkenden und durch ein Luftverteilerrohr (40, 41) mit kalter Luft beaufschlagbaren Blasdüsen (42, 43) bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlten Preßformen (20, 30) aus mit Kanälen (21, 31) versehenen Metallkörpern bestehen und auf ihrer der Glasscheibe (1′) zugewandten Oberfläche mit einer elastisch nachgiebigen Schicht (24, 34) mit hoher Wärmeleitfähigkeit versehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch nachgiebige Schicht (24, 34) mit hoher Wärmeleitfähigkeit aus einer etwa 1 bis 2 mm dicken Platte (25, 35) aus Schichtgraphit und einem die Platte (25, 35) abdeckenden Metallgewebe (26, 36) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßformen (20, 30) in ihren Endbereichen einen von dem Krümmungsradius der Glasscheibe (1′) in diesen Bereichen abweichenden Krümmungsradius aufweisen, so daß in einem Übergangsbereich (R) die auf die Glasscheibe (1′) ausgeübten Druckräfte sich bis auf Null stetig verringern.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenausdehnung der Preßformen (20, 30) um so viel kleiner ist als die Glasscheibe (1′), daß ein Randstreifen von 1 bis 10 cm Breite über die Preßformen seitlich übersteht.