DE4230611C2 - Verfahren zur Steuerung einer Einrichtung zum Kontaktvorspannen von Glasscheiben und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer einen Horizontalofen zum Erwärmen von Glasscheiben, eine Presse mit zwei flüssigkeitsgekühlten Preßplatten, eine Beschickungsvorrichtung zum Überführen der erwärmten Glasscheiben in die Presse und eine Entnahmevorrichtung für die Glasscheiben aus der Presse umfassenden Einrichtung zum Kontaktvorspannen von Glasscheiben. Sie betrifft ferner Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Üblicherweise erfolgt das Vorspannen von Glasscheiben durch Aufblasen von Kaltluftstrahlen auf die auf Vorspanntemperatur erhitzten Glasscheiben. Während der Vorspannbehandlung wird dabei die Glasscheibe entweder in senkrechter Lage an Zangen gehalten, die am oberen Rand der Glasscheibe angreifen, oder die Glasscheibe liegt in horizontaler Ausrichtung am Rand auf einem Tragring auf. Wenn bei der schroffen Abkühlung durch Luft eine Glasscheibe zerbricht, was von Zeit zu Zeit vorkommt, fallen die Glasbruchstücke ungehindert herab, beispielsweise in einen unterhalb der Vorspannvorrichtung angeordneten Scherbenbehälter. Der Rhythmus des Vorspannprozesses während der laufenden Produktion wird dadurch nicht beeinträchtigt oder unterbrochen.

Beim sogenannten Kontaktvorspannen erfolgt die schroffe Abkühlung der auf Vorspanntemperatur erwärmten Glasscheiben durch den intensiven Kontakt der heißen Glasscheiben mit den wassergekühlten Oberflächen zweier Preßplatten einer Presse.

Vorrichtungen zum Kontaktvorspannen sind beispielsweise aus der DE-OS 17 71 790, der EP 02 77 074 B1 und der DE 40 19 181 A1 bekannt. Die Preßplatten können gleichzeitig als Biegeformen ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, die auf Vorspanntemperatur erwärmten Glasscheiben gleichzeitig in eine gewünschte Form zu biegen und vorzuspannen. Dieses Verfahren hat gegenüber dem üblichen Luftvorspannen den Vorteil, daß sich durch den direkten Kontakt mit den Preßplatten Deformationen oder Verwerfungen der Glasscheibe vermeiden lassen, die unter Umständen auftreten können, wenn die Glasscheibe beim Luftvorspannen nur am Rand oder nur auf einer Seite gehalten ist.

Das Kontaktvorspannen wird in horizontaler Lage der Glasscheiben durchgeführt, weil die Glasscheiben auf ihrer gesamten Oberfläche mit den Preßplatten in Kontakt kommen müssen. Wenn beim Kontaktvorspannen eine Glasscheibe zerbricht, bleiben infolgedessen die Glasbruchstücke vollständig oder zumindest teilweise auf der unteren Preßplatte liegen. Bevor die nächste auf Vorspanntemperatur erwärmte Glasscheibe auf die untere Preßplatte aufgelegt wird, muß diese von den Glasbruchstücken vollständig befreit werden. Anderenfalls kommt es beim Kontaktvorspannen der nächstfolgenden Glasscheibe zu Verletzungen der Oberflächen der Preßplatten und zu Beschädigungen der Glasscheibe selbst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatisch arbeitende, mit einer Kontaktvorspannvorrichtung versehene Produktionslinie so auszugestalten, daß bei einem Glasbruch in der Vorspannpresse Beschädigungen der Preßplatten vermieden werden und der Produktionsausfall minimiert wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß beim Bruch einer Glasscheibe in der Presse das durch den Bruch entstehende akustische Signal zur Ansteuerung der den Prozeßablauf steuernden Steuerschaltung verwendet wird derart, daß bei Auftreten dieses Signals der automatische Prozeßablauf unterbrochen wird.

Versuche haben ergeben, daß es schwierig ist, im Fabrikationsbetrieb unter den Bedingungen der Praxis ein Kriterium für den Bruch einer Glasscheibe in der Presse einer Kontaktvorspannanlage zu finden, das beim Bruch einer Glasscheibe ein eindeutiges Signal ergibt. So hat sich zum Beispiel die optische Überwachung der unteren Preßplatte als ungeeignet erwiesen. Hingegen hat es sich gezeigt, daß die bei einem Glasbruch in der Presse entstehende akustische Schwingung ein charakteristisches Frequenzspektrum aufweist, das sich besser als andere Kriterien für den erfindungsgemäßen Zweck eignet.

Durch die erfindungsgemäße akustische Überwachung der Presse und die automatische Unterbrechung des Produktionsprozesses beim Auftreten eines einen Glasscheibenbruch in der Presse anzeigenden akustischen Signals werden Schäden an den Preßwerkzeugen vermieden, die an den empfindlichen Oberflächen der Preßwerkzeuge entstehen, wenn während des Preßvorgangs Glasbruchstücke mit scharfen Kanten auf der unteren Preßplatte liegen. Außerdem wird ein Produktionsausfall vermieden, der entstehen würde, wenn die Oberfläche der nächstfolgenden Glasscheibe durch Glassplitter in der Presse verletzt wird. Die automatische Unterbrechung des Produktionsablaufs, die gleichzeitig mit einem optischen oder akustischen Warnsignal verbunden sein kann, wird dazu genutzt, die Glasbruchstücke von der unteren Preßform zu entfernen, was beispielsweise von Hand geschehen kann.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird der Vorgang der Entfernung der Glassplitter und der Reinigung der unteren Preßplatte durch eine geeignete mechanische oder pneumatische Einrichtung vorgenommen, die beim Auftreten des den Bruch der Glasscheibe anzeigenden Signals automatisch in Gang gesetzt wird. Auf diese Weise ist die Presse völlig selbsttätig in kürzester Zeit nach dem Auftreten eines Glasscheibenbruchs für den nächsten Preßvorgang wieder einsatzbereit.

Da der durch den Bruch einer Glasscheibe hervorgerufene Luftschall sich als verhältnismäßig schwach erweist und außerdem häufig von Maschinengeräuschen überdeckt wird, wird in besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ein mechanisch-elektrischer Wandler unmittelbar an die untere Preßplatte derart angekoppelt, so daß er den beim Bruch einer Glascheibe in die Preßplatte induzierten Körperschall erfaßt. Als mechanisch- elektrische Wander haben sich für diesen Zweck spezielle Körperschallmikrofone, die auch als Beschleunigungsaufnehmer bezeichnet werden, als besonders geeignet erwiesen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Anlage zum Kontaktvorspannen von Glasscheiben mit den Erfindungsmerkmalen in schematischer Darstellung, und

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Elektronik-Baugruppe zur Signalaufbereitung.

Eine Anlage zum Herstellen vorgespannter Glasscheiben, wie sie beispielsweise als Sicherheitsglasscheiben für Kraftfahrzeuge in großem Umfang verwendet werden, weist einen Rollendurchlaufofen 1 auf, durch den die planen Glasscheiben 2 auf angetriebenen Transportrollen 3 hindurchgefördert und dabei auf ihre Vorspanntemperatur von etwa 650 Grad Celsius erwärmt werden. Am Ende des Ofens 1 werden die heißen Glasscheiben 2 mit Hilfe einer Saugplatte 4 von den Transportrollen 3 abgehoben und mit Hilfe dieser Saugplatte 4 in die Vorspannstation 20 verbracht.

Die Saugplatte 4 ist an einem fahrbaren Schlitten 5 befestigt, der auf Rollen 6 gelagert und auf Schienen 7 verfahrbar ist. Der Schlitten 5 ist mit einem Antriebsmotor 8 versehen, der über eine Leitung 9 von der Steuereinheit 10 angesteuert wird. Auf dem Schlitten 5 ist ferner ein Sauggebläse 11 angeordnet, das den für das Ansaugen der Glasscheiben 2 nötigen Unterdruck erzeugt.

Hinter dem Durchlaufofen 1 befindet sich die Vorspannstation 20 mit einer Presse zum Kontaktvorspannen. Die Presse besteht aus einer ortsfest gelagerten unteren Preßplatte 22 und einer mit Hilfe eines Druckzylinders 23 in vertikaler Richtung beweglich gelagerten oberen Preßplatte 24. Die untere Preßplatte 22 und die obere Preßplatte 24 haben einen Aufbau, wie er beispielsweise in der EP 04 04 677 beschrieben ist. Sie sind wassergekühlt, wobei das Kühlwasser bei der unteren Preßplatte 22 durch ein Zuleitungsrohr 25 zugeführt wird und durch ein Rohr 26 abfließt. Bei der oberen Preßplatte 24 dienen flexible Schläuche 27 und 28 für die Zuführung und Abführung des Kühlwassers. Die untere Preßplatte 22 und die obere Preßplatte 24 sind im dargestellten Fall mit gewölbten Preßflächen ausgeführt, so daß die Glasscheiben mit dieser Presse gleichzeitig in eine gewünschte Form gebogen werden.

Zur Anlage gehört ferner eine Vorrichtung zum automatischen Entnehmen der vorgespannten Glasscheiben 2′ aus der geöffneten Vorspannpresse. Diese Entnahmevorrichtung umfaßt einen Schlitten 30, der über Rollen 31 auf den Schienen 7 verfahrbar ist und mit einem Antriebsmotor 32 versehen ist. Der Antriebsmotor 32 wird über eine Leitung 33 von der Steuereinheit 10 angesteuert. Der Schlitten 30 ist mit Saugtellern 34 versehen, mit denen die vorgespannten Glasscheiben 2′ ergriffen und mit Hilfe pneumatischer Zylinder 35 angehoben werden, bevor der Schlitten 30 über den Rollenförderer 38 fährt, auf den die Glasscheiben 2′ abgelegt werden.

An der unteren Preßplatte 22 sind ein oder mehrere Schallaufnehmer 40 mechanisch angekoppelt derart, daß sie den beim Bruch einer Glasscheibe auf die Preßplatte 22 übertragenen Körperschall erfassen. Als Schallaufnehmer 40 haben sich beispielsweise sogenannte Beschleunigungsaufnehmer, das heißt elektromechanische Wandler bewährt, wie sie zum Messen mechanischer Schwingungen und Stöße verwendet werden. Als besonders geeignet erwiesen haben sich sogenannte absolute Schwingungsaufnehmer, die im Gegensatz zu relativen Schwingungsaufnehmern keinen ruhenden Bezugspunkt benötigen. Ein solcher absoluter Schwingungsaufnehmer ist beispielsweise so aufgebaut, daß ein piezoelektrisches Wandlerelement mit einer freischwingenden Masse als Dickenschwinger oder als Scherungsschwinger gekoppelt ist. Wird ein solches System in Achsrichtung beschleunigt, so übt die schwingende Masse eine ihrer Beschleunigung proportionale Kraft auf das Piezoelement aus, verformt dieses und erzeugt somit elektrische Ladungen, die der Kraft proportional sind.

Zweckmäßigerweise werden piezoelektrische Beschleunigungsaufnehmer dieser Art eingesetzt, deren Frequenzgangkurve weitgehend dem Frequenzband der bei dem Bruch einer Glasscheibe entstehenden Schwingungen entspricht. Das Ausgangssignal der Schallaufnehmer 40 wird über die flexible Leitung 41 der Signalaufbereitungsstufe 42 zugeführt.

Der Aufbau der Signalaufbereitungsstufe 42 ist in Fig. 2 dargestellt. Sie umfaßt einen Vorverstärker 43, einen Bandpaß 44, einen einstellbaren Signalverstärker 45, einen Gleichrichter 46, einen Schwellschwertschalter 47, einen Impulsverlängerer 48 und einen Signalausgang 49. Das vom Schallaufnehmer 40 kommende verhältnismäßig schwache Signal wird zunächst im Vorverstärker 43 ausreichend verstärkt und dann dem Bandpaß 44 zugeleitet, in dem die Umgebungs- und Maschinengeräusche unterdrückt werden. Das so gebildete Signal wird in dem einstellbaren Verstärker 45 noch einmal verstärkt und dann mittels des Gleichrichters 46 gleichgerichtet. Danach wird es auf den einstellbaren Schwellschwertschalter 47 gegeben, der nur solange freigegeben ist, wie ein Bruch erwartet werden kann, das heißt eine Glasscheibe in der Presse liegt. Dem Schwellschwertschalter 47 schließt sich über den Impulsverlängerer 48 der Signalausgang 49 an.

Wenn vom Signalausgang 49 ein Signal gegeben wird, wird über die Leitung 50 die Steuereinheit 10 angesteuert, die als zentrale Prozeßsteuerung die einzelnen Verfahrensschritte koordiniert und für den gesamten Prozeßablauf sorgt. Die Steuereinheit 10 ist so programmiert, daß im Fall eines Scheibenbruchs über die Steuerleitung 52 die Presse geöffnet wird, die Antriebsmotoren 8 und 32 jedoch nicht aktiviert werden, so daß der Schlitten 5 in seiner Stellung im Ofen 1, und der Schlitten 30 in seiner Stellung oberhalb des Rollenförderers 38 verbleiben, bis die Fortführung des Prozeßablaufs über die Leitung 53 wieder freigegeben wird. Während dieser Zeit wird die Preßplatte 22 von den Glassplittern gereinigt. Die Reinigung kann von Hand erfolgen, wobei die Freigabe über die Leitung 53 nach Beendigung des Reinigungsvorgangs von Hand vorgenommen wird. Sie kann aber auch vollautomatisch erfolgen, beispielsweise mit Hilfe von an eine Preßluftleitung 54 angeschlossenen Blasdüsen 55, wobei die den Preßluftstrom freigegebenen Magnetventile 56 über die Leitung 57 ebenfalls von der Steuereinheit 10 angesteuert werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung einer einen Horizontalofen zum Erwärmen von Glasscheiben, eine Presse mit zwei flüssigkeitsgekühlten Preßplatten, eine Beschickungsvorrichtung zum Überführen der erwärmten Glasscheiben in die Presse und eine Entnahmevorrichtung für die Glasscheiben aus der Presse umfassenden Einrichtung zum Kontaktvorspannen von Glasscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bruch einer Glasscheibe in der Presse das durch den Bruch entstehende akustische Signal zur Ansteuerung der den Prozeßablauf steuernden Steuerschaltung verwendet wird derart, daß bei Auftreten dieses Signals der automatische Prozeßablauf unterbrochen wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Horizontalofen, einer Presse mit zwei flüssigkeitsgekühlten Preßplatten, einer Beschickungsvorrichtung und einer Entnahmevorrichtung für die Presse und einer elektronischen Steuerungsvorrichtung für die automatische Steuerung der Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Preßplatte (22) wenigstens ein Körperschallaufnehmer (40) angekoppelt ist, der beim Bruch einer Glasscheibe (2′) in der Presse ein elektrisches Signal liefert, von dem die Steuerungsvorrichtung (10) ansteuerbar ist, die für die Unterbrechung des Prozeßablaufs sorgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Körperschallaufnehmer (40) mit einer Empfindlichkeitscharakteristik vorgesehen ist, die beim Intensitätsmaximum des beim Bruch einer Glasscheibe (2′) in die Preßplatte induzierten Körperschalls ihre maximale Empfindlichkeit hat.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Körperschallaufnehmer ein ein piezoelektrisches Wandlerelement und eine mit diesem gekoppelte frei schwingende Masse aufweisender elektro-mechanischer Wandler vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei horizontaler Anordnung der Preßplatten der Körperschallaufnehmer (40) in der unteren Preßplatte (22) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Preßplatte (22) mehrere Körperschallaufnehmer (40) angeordnet sind.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine dem Körperschallaufnehmer (40) nachgeschaltete Signalaufbereitungsstufe (42).

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaufbereitungsstufe (42) einen Vorverstärker (43), einen Bandpaß (44), einen einstellbaren Signalverstärker (45), einen Gleichrichter (46), einen Schwellschwertschalter (47) und eine Impulsverlängerungsschaltung (48) umfaßt.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch eine durch das von der Signalaufbereitungsstufe (42) kommende Signal aktivierbare automatische Reinigungsvorrichtung (55) zum Reinigen der unteren Preßplatte (22) von Glasbruchstücken.