DE69121649T2 - Ofen zum Biegen von Glasscheiben - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Biegeofen für Glasscheiben mit mehreren Heizkammern, einer Preßbiegestation und wenigstens einer Kühlstation, sowie mit einem Transportsystem für die jeweils auf einer auf einem verfahrbaren Wagen angeordneten Umfangsbiegeform liegenden Glasscheiben, bei dem die aneinandergekoppelten Wagen von einer am Ende des Biegeofens angeordneten und dort an der Wagenkette angreifenden Ziehmaschine absatzweise durch den Biegeofen gefördert werden, und mit Mitteln zum Anhalten und zum genauen Positionieren der Wagen in der Preßbiegestation.
• Biegeöfen dieser Art nehmen den größten Teil der Produktionsanlagen für Glasscheiben ein, die zum Zweck der Weiterverarbeitung zu Verbundglas paarweise gebogen werden. Wenn die Biegetemperatur erreicht ist, biegen sich die Glasscheiben unter der Wirkung ihres Eigengewichts und senken sich auf den Biegering ab, so daß die Glasscheibe am Rand die Form des Biegerings annimmt.
• Um die Schwerkraftbiegung auf dem Biegering zu vervollständigen, kann ein Nachpreßvorgang mit Hilfe einer oberen vollflächigen Preßform vorgesehen sein, die in einer der letzten Heizkammern vorgesehen ist. Diese obere Preßform wird abgesenkt, um die Glasscheibe gegen den unteren Biegering zu pressen (US-A-4.778,507). Dieser Preßvorgang erlaubt die Herstellung komplexer Formen und eventuell eine Absenkung der Biegetemperatur und führt zu einer Erhöhung der Formgenauigkeit und der Reproduzierbarkeit der erzielten Formen.
• Der Biegering muß im Augenblick des Preßvorgangs eine bestimmte Position einnehmen, und zwar genau unterhalb der oberen Biegeform. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Mittel vorzusehen, um die Wagen in einer bestimmten Position anzuhalten. Außerdem sind die obere Biegeform und der den Biegering tragende Wagen mit einer mechanischen Verriegelungsvorrichtung versehen, und zwar vom Typ eines Bolzens, der in eine sich konisch erweiternde Zentrieröffnung eingreift.
• Bei einem Biegeofen der genannten Art erfolgt der taktweise Transport der Wagenkette mit Hilfe einer am Ende des Ofens angeordneten Ziehmaschine, die ein Mitnehmerorgan aufweist, das bei jedem Takt an einem neuen Wagen angreift. Dieses Mitnehmerorgan ist außerhalb des Ofens angeordnet, und der von ihm unmittelbar ergriffene Wagen ist von dem Wagen, der sich in der Preßbiegestation befindet, durch eine ganze Reihe weiterer Wagen getrennt. Dieser große Abstand zwischen der Stelle, an der die genaue Positionierung erforderlich ist und der Stelle, an der die Bewegung der Wagen eingeleitet wird, erschwert die Positionierung sehr, da alle Teile sich infolge ihrer Wärmeausdehnung deutlich verformen. Die Temperatur, beträgt nämlich in der Preßbiegestation 500 ºC und mehr, doch ändert sich diese Temperatur stark von einem Ende des Ofens bis zum anderen, und die Wagenkette, die sich zwischen der Preßbiegestation und dem der Ziehmaschine befindet, ist erheblichen Längenänderungen unterworfen, die insgesamt etwa 20 cm erreichen können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Biegeofen der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Positionierung der die Umfangsbiegeform tragenden Wagen in der Preßbiegestation mit hoher Genauigkeit und ohne mechanische Erschütterungen der Wagen erfolgt.
• Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelst, daß die Hublänge der taktweise an der Wagenkette angreifenden Ziehmaschine zur Berücksichtigung der temperaturbedingten Längenänderung der Wagenkette zwischen der Preßbiegekammer und dem Angriffspunkt der Ziehmaschine in Abhängigkeit von der Temperatur steuerbar ist, und daß in der Preßbiegekammer ein Positionsdetektor vorgesehen ist, der den Antriebsmotor der Ziehmaschine steuert.
• Mit diesem System werden Erschütterungen der Wagen vermieden, wie sie an sich unvermeidbar sind, wenn die Wagen in der Preßbiegestation gegen mechanische Anschläge stoßen, oder wenn die Bewegung der Wagenkette beim Eintritt in die Preßbiegestation unterbrochen und dann der Wagen mit einer von der Geschwindigkeit der Wagenkette unabhängigen Geschwindigkeit in seine Position unterhalb der oberen Preßbiegeform geschoben wird. Solche Erschütterungen können nämlich dazu führen, daß die Glasscheiben auf den Umfangsbiegeformen verrutschen oder sich zumindest bewegen, wodurch sowohl Biegefehler als auch optische Fehler hervorgerufen werden. Dank des Steuerkreises, der erfindungsgemäß unmittelbar auf die Ziehmaschine einwirkt, erfolgt eine optimale erschütterungsfreie Positionierung innerhalb der Preßbiegestation, indem die Ziehmaschine jeweils in den Augenblick zum Stillstand gebracht wird, in dem der betreffende Wagen unter Berücksichtigung der durch Temperaturänderungen bedingten Längenänderungen der Wagenkette seine endgültige Position erreicht.
• Als Positionsdetektoren können bekannte Vorrichtungen verwendet werden, vorausgesetzt natürlich, daß sie bei den Temperaturen, die in der Biegestation herrschen, einsetzbar sind. So können z.B. photoelektrische Lichtschranken oder pneumatische Detektoren eingesetzt werden, wie sie in der EP- A-348.266 beschrieben sind, und die sich für diesen Zweck besonders eignen.
• Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben.
• Von den Zeichnungen zeigt
• Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Biegeofen mit einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Gesamtansicht,
• Fig. 1a eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 1,
• Fig. 2 den Positionsdetektor und die Arretierungsvorrichtung für den Wagen in der Preßbiegestation in einer Detaildarstellung,
• und
• Fig. 3 in schematischer Darstellung die Steuerschaltung für den Positioniervorgang.
• Ein Biegeofen, bei dem die Erfindung Anwendung findet, umfaßt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, eine Zone A mit einer Reihe von aufeinanderfolgenden Heizkammern, eine Zone B mit einer Preßbiegestation, und eine Zone C mit einer Reihe von aufeinanderfolgenden Kühlkammern. Beispielsweise weisen bei einem Produktionsofen üblicher Kapazität die Heizzone A 5 bis 12 Heizkammern, und die Kühlzone C 5 bis 10 Kühlkammern auf. Der besseren Übersicht wegen sind in der Fig. 1 nur 2 Kühlkammern in der Kühlzone C dargestellt.
• Biegeöfen dieser Art werden üblicherweise zum Biegen von jeweils zwei aufeinanderliegenden Glasscheiben verwendet, die anschließend mit einer Polymerfolie, beispielsweise aus Polyvinylbutyral, zu Verbundsicherheitsglasscheiben weiterverarbeitet werden.
• Jedes Glasscheibenpaar 1 wird auf eine Umfangsbiegeform 2 aufgelegt, die auf einem verfahrbaren Wagen 3 angeordnet ist. Jeder verfahrbare Wagen 3 umfaßt einen auf Rädern 4 gelagerten Rahmen 5 sowie starre Stützen 6, an den die Umfangsbiegeform 2 befestigt ist. Die Wagen 3 sind durch Kopplungsglieder 7 miteinander verbunden, die am vorderen und am hinteren Ende eines jeden Wagens 3 an dem Rahmen 5 angeordnet sind. Die Kopplungsglieder 7 sind so gestaltet, daß einerseits in der durch einen Pfeil dargestellten Transportrichtung die Wagen zu einer zusammenhängenden Wagenkette aneinandergekoppelt sind, bei einer Bewegung in Richtung quer zur Transportrichtung jedoch die Kopplung gelöst wird. Auf diese Weise werden die Wagen am Ende des Biegeofens in Querrichtung verschoben und fahren dann auf einem parallelen schienenstrang außerhalb des Ofens zum Eingang des Biegeofens zurück. Die Wagen 3 werden so im Kreislauf geführt.
• Innerhalb des Ofengehäuses 10 sind in der Heizzone A die erforderlichen Heizeinrichtungen, und in der Kühlzone C gegebenenfalls erforderliche Kühleinrichtungen vorgesehen, die hier nicht dargestellt sind. Die Wagen 3 durchlaufen das Ofengehäuse 10 auf Schienen 11. Die Bewegung der Wagenkette erfolgt taktweise, indem die Wagenkette in dem jeweiligen Arbeitstakt jeweils um die Strecke einer Wagenlänge weitergezogen wird. Die Antriebsvorrichtung für den taktweisen Vorschub umfaßt zwei Antriebsmotoren 12 mit Übersetzungsgetriebe, die jeweils eine parallel zu den Schienen 11 angeordnete Spindel 13 in Drehung versetzen. Die gesamte Antriebsvorrichtung ist hinter dem Biegeofen 10, das heißt im Kaltbereich außerhalb des Ofens angeordnet. Von jeder Spindel 13 wird ein Schlitten 14 verfahren, an dem jeweils eine Mitnehmerklinke 15 um eine vertikale Achse 16 verschwenkbar angeordnet ist. Die Mitnehmerklinke 15 wird durch eine Feder 17 in der dargestellten Arbeitsstellung gehalten. Jede Mitnehmerklinke 15 greift hinter eine Nase 18, die am Rahmen 5 eines jeden Wagens 3 angeordnet ist.
• Ebenfalls an dem Schlitten 14 ist der Schleifer 20 eines Linearpotentiometers 21 angeordnet, und zwar parallel zu der Spindel 13. Mit Hilfe des Potentiometers 21 wird die Wegstrecke gemessen, die der Schlitten 14 und damit die Wagenkette bei jedem Takt zurücklegt. Die von dem Potentiometer kommenden elektrischen Signale werden über die Leitung 43 einem Prozessor 40 zugeleitet, der seinerseits den Motor 12 ansteuert und die Hublänge der Ziehmaschine regelt. Anstelle eines Potentiometers kann zur Wegmessung des Schlittens 14 oder unmittelbar der Wagenkette jede andere geeignete Vorrichtung verwendet werden, beispielsweise ein Rotationsimpulsgeber, der mit der Spindel 13 gekoppelt wird.
• In den Kammern der Heizzone A und der Kühlzone C ist eine genaue Positionierung der Wagen 3 nicht erforderlich. Dagegen ist eine präzise Positionierung der Wagen 3 für den Preßvorgang sehr wichtig. In der Preßbiegezone B ist nämlich oberhalb der Transportbahn der Glasscheiben eine Biegeform 23 angeordnet, die mit Hilfe eines Druckzylinders 24 oder einer anderen geeigneten Antriebsvorrichtung abgesenkt wird und die Glasscheiben gegen die Umfangsbiegeform preßt.
• Der Abschnitt der Wagenkette zwischen der Preßbiegestation B und dem Angriffspunkt der Ziehvorrichtung umfaßt in der Regel fünf bis zehn Wagen, was einer Strecke von etwa 10 bis 20 m entspricht. Die auf dieser Strecke sich ergebenden Längenänderungen, die aus unterschiedlichen Wagenabmessungen und aus unterschiedlichen Längenausdehnungen bei den im Ofen herrschenden Arbeitstemperaturen resultieren, betragen erfahrungsgemäß bis zu 20 cm.
• In der Preßbiegestation B ist, wie aus der Fig. 2 im einzelnen ersichtlich ist, seitlich neben der Transportbahn ein pneumatischer Positionsdetektor 27 angeordnet, der von der jeweils in der Mittelebene eines jeden Wagens 3 angeordneten Nase 18 betätigt wird. Der Positionsdetektor 27 erzeugt einen Gasstrahl, der unterbrochen wird, wenn sich die an dem Wagen 3 angeordnete Nase 18 dem Gasstrahl 18 nähert. Dieser Detektor, der im einzelnen in der Patentanmeldung EP- A-348.266 beschrieben ist, umfaßt ein metallisches Röhrchen 29, das den Gasstrahl erzeugt und das in der Mitte der Anschlagsfläche des Anschlags 28 senkrecht zu dieser Anschlagfläche mündet. Der Gasstrahl wird bei Annäherung der Nase 18 von dieser reflektiert. Der so zurückgeleitete Gasstrom wird durch den Fühler eines Strahlunterbrecherschalters 30 festgestellt, der einen Steuerimpuls an den Prozessor 40 weiterleitet.
• Der Anschlag 28 ist am Ende einer drehbar gelagerten Welle 32 angeordnet, die durch die Seitenwand 33 des Ofens nach außen geführt ist und von dem außerhalb des Ofens gelagerten pneumatischen Zylinder 34 um 90 Grad gedreht werden kann, so daß er sich dreht und von seiner hier dargestellten oberen Stellung in eine untere Stellung verschwenkt werden kann, in der er den Weg über die Nase 18 und damit für den Wagen 3 freigibt. Stromaufwärts des Anschlags 28 ist ein zweiter ebenfalls verschwenkbarer Anschlag 36 vorgesehen, der auf der anderen Seite gegen die Nase 18 zur Anlage kommt und der zusammen mit dem Anschlag 28 die Nase 18 und damit den Wagen 3 in seiner Endstellung in der Preßbiegestation fixiert. Dieser Anschlag 36 ist an der Welle 37 angeordnet, die von dem pneumatischen Zylinder 38 betätigt wird. Die Zylinder 34 und 38 werden von der zentralen Steuerschaltung betätigt.
• Innerhalb des Ofens ist ein Thermoelement 44 angeordnet. Die Signale dieses Thermoelements 44 werden über die Leitung 45 ebenfalls dem Prozessor 40 zugeführt, woe sie für die Steuerung des Motors 12 dienen.
• Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung die Steuerschaltung für die Motore 12 der Ziehmaschine. Die Steuerschaltung umfaßt einen zentralen Prozessor 40, der von dem pneumatischen Detektor 27 über die Leitung 41, von einem Potentiometer 20,21 über die Leitung 43, und von einem Thermofühler 44 über die Leitung angesteuert wird. Durch den Prozessor 40 wird einerseits über die Leitung 46 der Regelverstärker 47 angesteuert, der über die Leitung 48 seinerseits den Motor 12 ansteuert. Zum Regelkreis des Motors 12 gehört der mit dem Motor 12 gekoppelte Tachogenerator 49, der über die Leitung 50 mit dem Regelverstärker verbunden ist.
• Von dem Prozessor 40 werden ferner der pneumatische Zylinder 34 angesteuert, der den mechanischen Anschlag 28 betätigt, sowie der pneumatische Zylinder 38, der den mechanischen Anschlag 36 betätigt.
• Eine der Hauptaufgaben des Prozessors 40 besteht darin, aufgrund der von dem Thermofühler 44 gemessenen Ofentemperatur die jeweilige Längenänderung der Wagenkette zu errechnen und so den Anfangspunkt und den Endpunkt der Wegstrecke, das heißt des Hubes der Ziehmaschine, zu bestimmen. Da diese Maßnahme nur eine näherungsweise Positionierung der Wagen in der verhältnismäßig weit entfernten Preßbiegestation B erlaubt, wird die Endpositionierung durch Einbeziehung des Positionsdetektors und der mechanischen Verriegelung in die Steuerschaltung erreicht.
• Die Arbeitsweise der beschriebenen Steuerschaltung ist wie folgt:
• Zu Beginn eines Arbeitstaktes der Ziehmaschine wird der Schlitten 14 durch die Spindel 13 entgegen der Transportrichtung der Wagenkette bis zu einem vorgegebenen Ausgangspunkt zurückgefahren. Während dieses Rücklaufs gleitet die Mitnehmerklinke 15 durch Verschwenken um die Schwenkachse 16 über die Nase 18. Wenn der Schlitten 14 seinen Ausgangspunkt erreicht hat, wird die Drehrichtung des Motors 12 geändert und ein langsamer Vorwärtslauf des Schlittens 14 eingeschaltet, bis die Mitnehmerklinke 15 die Nase 18 erreicht hat. In dieser Stellung wird der Motor 12 abgeschaltet.
• Sodann wird der pneumatische Zylinder 34 angesteuert und der Anschlag 28 abgesenkt, wodurch der Weg für die Wagenkette freigegeben wird. Unmittelbar darauf wird der Motor 12 wieder eingeschaltet, der nun den Schlitten 14 auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt. Kurz darauf wird der pneumatische Zylinder 34 wieder betätigt und der Anschlag 28 dadurch wieder in seine Arbeitsstellung verbracht. Der Motor 12 zieht die Wagenkette mit hoher Geschwindigkeit bis zu einem durch den Prozessor vorausberechneten Punkt, bei dem die Nase 18 des Wagens in der Preßbiegestation sich einige Zentimeter vor dem Anschlag 28 befindet. Dieser Punkt wird durch den Prozessor 40 unter Berücksichtigung der im Ofen gemessenen Temperatur berechnet. Sobald dieser Punkt erreicht ist, dessen Lage durch das Potentiometer annähernd festgestellt wird, wird der Motor 12 auf langsame Geschwindigkeit umgeschaltet.
• Mit dieser langsamen Geschwindigkeit bewegt sich die Wagenkette weiter, bis der im Anschlag 28 integrierte Positionsdetektor meldet, daß die Nase 18 den Anschlag 28 erreicht hat. Der in der Preßbiegestation befindliche Wagen wird durch diesen Anschlag in dieser Position blockiert. Um ein Zurückfahren des Wagens zu vermeiden, bleibt der Antriebsmotor 12 zunächst noch unter Spannung. Nun wird, ausgelöst durch den Positionsdetektor 27, der pneumatische Zylinder 38 angesteuert, wodurch der mechanische Anschlag 36 in seine Arbeitsstellung angehoben wird. Die Nase 18, und damit der Wagen innerhalb der Preßbiegestation, ist nun zwischen diesen beiden Anschlägen 28 und 36 fixiert. Der Positionierungsvorgang ist damit beendet und der Motor 12 wird abgeschaltet.
• Als Antriebsmotor 12 eignet sich insbesondere ein Drehstrom- Servomotor, weil er beliebig mechanisch blockiert werden kann, ohne daß der Motor Schaden leidet.

Claims (9)

1.Biegeofen für Glasscheiben (1), mit mehreren Heizkammern einer Preßbiegestation und wenigstens einer Kühlstation, sowie mit einem Transportsystem für die jeweils auf einer auf einem verfahrbaren Wagen (3) angeordneten Umfangsbiegeform (2) liegenden Glasscheiben, bei dem die zu einer Wagenkette aneinandergekoppelten Wagen von einer am Ende des Biegeofens angeordneten und dort an der Wagenkette angreifenden Ziehmaschine (12 bis 15) absatzweise durch den Biegeofen gefördert werden, und mit Mitteln (18,28,36) zum Anhalten und zum genauen Positionieren der Wagen in der Preßbiegestation, dadurch gekennzeichnet, daß die Hublänge der taktweise an der Wagenkette angreifenden Ziehmaschine zur Berücksichtigung der temperaturbedingten Längenänderung der Wagenkette im Bereich zwischen der Preßbiegekammer und dem Angriffspunkt der Ziehmaschine in Abhängigkeit von der Temperatur steuerbar ist, und daß in der Preßbiegekammer ein den Antriebsmotor der Ziehmaschine ansteuernder Positionsdetektor (27) vorgesehen ist.

2. Biegeofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Angriffspunktes der Ziehmaschine (12 bis 15) an der Wagenkette (3) und ihrer Hublänge in Abhängigkeit von der Ofentemperatur mit Hilfe eines Prozessors (40) nach einem vorgegebenen Programm erfolgt.

3. Biegeofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsdetektor ein pneumatischer Detektor (27,30) ist.

4. Biegeofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrahl des Detektors (27,30) entgegengesetzt zur Fahrtrichtung der Wagenkette (3) gerichtet ist und von einer seitlich an jedem Wagen (3) angeordneten vorstehenden Nase (18) betätigt wird, wobei der Gasstrahl aus einem Düsenrohr (29) austritt, das aus dem Fahrbereich der Nase (18) herausschwenkbar ist.

5. Biegeofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Gastrahl erzeugende Düsenrohr (29) in einem mechanischen Anschlag (28) mündet, der die Endpostion des Wagens (3) in der Preßbiegekammer bestimmt.

6. Biegeofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts des mechanischen Anschlags (28) ein auf die andere Seite der Nase (18) wirkender verschwenkbarer Anschlag (36) angeordnet ist, der gemeinsam mit dem Anschlag (28) den Wagen (3) in der gewünschten Endposition blockiert.

7. Biegeofen nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (18) in der Mittelebene des Wagens (3) angeordnet ist.

8. Biegeofen nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des im Prozessor (40) vorgegebenen Programms die letzte Wegstrecke eines jeden Hubes mit langsamer Geschwindigkeit durchfahren wird.

9. Biegeofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Antriebsmotor (12) betätigte Ziehmaschine wenigstens eine parallel zur Wagenkette (3) neben dieser angeordnete Antriebsspindel (13), und einen mit einer Mitnehmerklinke (15) versehenen Schlitten (14) umfaßt.