DE69511565T2

DE69511565T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Biegen und Tempern von Glastafeln

Info

Publication number: DE69511565T2
Application number: DE69511565T
Authority: DE
Inventors: Esko Lehto
Original assignee: Tamglass Engineering Oy
Current assignee: Tamglass Oy
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2015-12-08
Also published as: DE69511565D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 angegebenen Gattung zum Biegen und Tempern von Glastafeln.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit deren Hilfe Glastafeln gebogen und getempert werden, wobei die Vorrichtung einen Rollenförderer umfaßt, dessen Rollen eine zueinander vertikale Stellung aufweisen, die eingestellt werden kann, um den Förderer mit einer Krümmung zu wölben, die dem gewünschten Grad der Biegung um eine Biegeachse entspricht, die quer zur Laufrichtung der Glastafeln oder parallel zu den Rollen verläuft. Die Vorrichtung umfaßt ferner untere Temperkästen, die mit Temperöffnungen ausgestattete obere Flächen aufweisen und obere Temperkästen, die mit Temperöffnungen ausgestattete Bodenflächen aufweisen, wobei die Temperkästen bewegt werden können, so daß die oberen Flächen und die Bodenflächen der Wölbung des Förderers angepaßt werden können.
Eine solche Vorrichtung ist aus den Patentveröffentlichungen US-4,881,962 und US-5,057,137 der Anmelderin bekannt. Diese Vorrichtung hat sich als überaus nützlich für die Herstellung von gebogenem und getempertem Bauglas erwiesen.
Bei dieser bekannten Vorrichtung beruht das Biegen der Glastafel auf der Durchbiegung durch das Eigengewicht der Tafel in einer Biege- und Temperstation außerhalb eines Wärmofens. Aus diesem Grund ist es manchmal notwendig, das Glas bezüglich einer erforderlichen Temperatur zum Tempern zu überhitzen, da die Glastemperatur sinkt, bevor das Glas vollständig in die gewünschte Konfiguration gebogen wurde und das Glastempern beginnen kann.
In Abhängigkeit von Glasarten und Bedingungen bewegt sich das Kühlen in einem Größenbereich von 10ºC bis 25ºC.
Ein kennzeichnendes Merkmal dieses sogenannten Überhitzens besteht darin, daß optische Fehler im Glas verstärkt und im Endprodukt stärker sichtbar sind. Eine weitere Einschränkung des bekannten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß eine Glastafel nur relativ zu einer einzelnen Krümmungsachse gebogen oder durchgebogen werden kann.
Aus der US-5,443,609 ist ferner eine Biege- und Temperstation für Glastafeln bekannt, die einen wölbbaren Rollenförderer sowie obere und untere mit Temperöffnungen ausgestattete Temperkästen aufweist. Die oberen Temperkästen besitzen eine Anzahl von Preßrollen mit einer oberen Ruhestellung und einer unteren Arbeitsstellung. Die Rollen können sich gegen die Kraft einer pneumatischen Feder aus der Arbeitsstellung in die Ruhestellung bewegen. Diese herkömmliche Glasverarbeitungsstation gestattet jedoch nur die Ausführung einer einfachen Biegung (Einfachkrümmung).
Aus der US-4,773,925 ist eine einstellbare rollenbildende Anordnung zum Formen von wärmeerweichten Glastafeln bekannt. Diese Druckschrift offenbart komplexes Biegen (Doppelkrümmung) in einer durchlaufenden Preßrollenbiegestation mit unteren Rollen, deren mittlerer Abschnitt nach unten absinkt, einem Paar oberer Preßrollen und ferner mit einer getrennten nachfolgenden Station mit unteren Rollen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die obigen bekannten Verfahren und Vorrichtungen so zu verbessern, daß Glas unter einer zweifachen Krümmung gebogen werden kann und darüber hinaus die schädliche Überhitzung aus dem Verfahren entfernt werden kann, um die Temperatur von Glas zu senken, das einen Ofen verläßt, und um die Glasoptik zu verbessern.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Erfindung auf Grundlage der kennzeichnenden Merkmale in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird diese Aufgabe durch die Erfindung auf Grundlage der Merkmale des Anspruchs 5 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüche 2 bis 4 und 6 bis 11 angegeben.
Wenn einstellbare Preßrollen oberhalb des Glases eingesetzt werden, wird die Biegung durch das Eigengewicht in eine Biegung durch mechanisches Pressen umgewandelt. Wenn das Glas ferner auf den Rollen eines gewölbten Rollenförderers abgestützt wird, wobei der mittlere Abschnitt dieser Rollen niedriger als deren Enden ist, wird um zwei zueinander senkrecht stehende Achsen gebogen. Darüber hinaus besitzt die Glastafel eine gebogene Gestalt mit verbesserter Präzision, da das Biegen gesteuert und die Glastafel in eine gewünschte Form gezwungen werden kann.
Das Biegen von Glas mit Hilfe eines Satzes oberer und unterer Rollen in einer kombinierten Biege- und Temperstation wurde bereits in der Patentveröffentlichung US-4,822,398 vorgeschlagen. Entsprechend dieser Veröffentlichung wird jedoch das Biegen ausschließlich um eine Biegeachse vollzogen, die zur Laufrichtung der Glastafel parallel ist. Eine doppelte Krümmung kann nicht erzielt werden. Ferner verursachen die einigermaßen kleinen Krümmungsradien Probleme aufgrund der Tatsache, daß die mit beiden Oberfläche des Glases mitgehenden Rollen während des Verlaufs der Biegung sich seitlich bezüglich des Glases verschieben, d. h., daß die Rollen entlang der Glasoberfläche quer zur Laufrichtung rutschen. Dadurch wird es schwierig, die Anforderungen an eine hohe optische Qualität zu erfüllen. Bei der vorliegenden Erfindung kann das Biegen mit einem kleineren Krümmungsradius um eine Achse gewählt werden, die zur Laufrichtung quer verläuft. Die flexible Aufhängung der Preßrollen und die während des Biegens einstellbare Preßkraft ermöglichen die Anpassung der Erfindung an Biegevorrichtungen, bei denen das Biegen um Achsen erfolgt, die sowohl quer als auch parallel zur Laufrichtung liegen.
Eine Durchführungsmöglichkeit der Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen seitlichen Querschnitt durch eine Biege- und Temperstation;
Fig. 2A schematisch den Transfer einer Glastafel aus einem Ofen in eine Biege- und Temperstation;
Fig. 2B schematisch die Stellung der Preßrollen und Rollen nach dem Einfahren in die Biege- und Temperstation;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Biege- und Temperstation während des Biegebetriebes;
Fig. 4 eine Aufsicht auf eine Anordnung von Preßrollen;
Fig. 5 eine Glastafel in einer Biege- und Temperstation zwischen Preßrollen und einem Rollenförderer vor dem Biegebetrieb;
Fig. 6 dieselbe Ansicht wie in Fig. 5 während oder nach dem Biegebetrieb; und
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, die eine Glastafel zeigt, die in zwei Richtungen gebogen ist und die die Stellung der Preßrollen und durchhängenden Rollen in einem gewölbten Förderer zeigt.
Hinter einem Ofen 1 befindet sich eine Biege- und Temperstation 2 mit einem Förderer 3, der aus Rollen 4 besteht. Unter der von den Rollen 4 getragenen Glastafel sind Temperkästen 5 und über dieser Temperkästen 7 vorgesehen. Die Temperkästen 5 besitzen obere Flächen 9, die mit Düsenöffnungen 6 ausgestattet sind, und die Temperkästen 7 besitzen Bodenflächen 10, die mit Düsenöffnungen 8 ausgestattet sind. Die in den Temperkästen 5 und 7 befindlichen Düsen sind nicht gezeigt, deren Konstruktion und Form unterschiedlich ausgeführt werden kann.
Wie in den US-Patenten Nr. 4,881,962 und Nr. 5,057,137 näher offenbart, kann der Förderer 3 mit einer Krümmung gewölbt sein, die dem für das Glas angestrebten Biegegrad entspricht. Dies kann durch einen beliebigen Mechanismus erfolgen, der die Rollen 4 relativ zueinander in vertikaler Richtung bewegt. Die Düsenkästen 5 und 7 sind ausgebildet, um sich in entsprechender Weise bewegen zu können, so daß die obere und untere Anordnung von Kästen eine Krümmung aufweist, die der des Förderers 3 entspricht. Somit behalten die Kästenoberflächen 9 und 10 im wesentlichen denselben Abstand von der Glasoberfläche bei, wodurch die Glastafeln wirkungsvoll und gleichmäßig getempert unabhängig vom Grad der Biegung werden können.
Die größte Krümmung mit dem kleinsten Krümmungsradius einer Doppelkrümmung wird durch Wölben des Förderers erzielt. Die kleinste Krümmung mit dem größten Krümmungsradius wird durch Absenken oder Wölben der Rollen 4,4', wie in den Fig. 5 bis 7 gezeigt, erreicht, so daß der Mittelteil der Rollen zu einer niedrigeren Höhe als deren Enden verschoben wird. Die Erzielung einer solchen Doppelkrümmung erfordert insbesondere einstellbares mechanisches Pressen von oben.
Die oberen Temperkästen 7 sind mit einer Anzahl von Preßrollen 11 ausgestattet, die jeweils mit Hilfe eines pneumatischen Zylinders 17 zwischen einer oberen Ruhestellung und einer unteren Arbeitsstellung bewegt werden können. Die axial kurzen und leichten Rollen 11 sind an einem Achsschenkel 13 angebracht, der an einem Ende der Kolbenstange des Zylinders 17 befestigt ist. Mit dem Achsschenkel 13 ist ferner ein Schwingarm 12 verbunden, der die vertikale Bewegung des Achsschenkels 13 begrenzt. Der Schwingarm 12 ist mit Hilfe eines Gelenkbolzens 14 an einer Stütze an einer Seitenfläche des Kastens 7 befestigt. Begrenzende Anschläge 15 und 16 definieren die Grenzen der Schwingbewegung des Arms 12. Der Anschlag 15, der die untere Stellung begrenzt, ist während des Biegebetriebes einstellbar. Kein begrenzender Anschlag 15 ist nicht erforderlich, wenn die Rollen 4 zu einer kontinuierlichen Wölbung (Fig. 7) durchgebogen werden können und die Rollen 11 in die untere Stellung gelassen werden, um den Rollen 4 zu entsprechen, wobei keine Glastafel zwischen diesen vorhanden ist. Wenn der nach unten begrenzende Anschlag 15 verwendet wird, ist die Unterseite der Rolle 11, wenn sich kein Glas zwischen den Preßrollen und den Rollen befindet, üblicherweise in einer unteren Stellung, die wenige Millimeter unterhalb der oberen Oberfläche des Glases liegt, aber jedoch nicht im Kontakt mit den Rollen 4 steht. Die Rolle 11 kann sich in einer oberen festen Stellung, z. B. 8 bis 10 mm von der Ebene entfernt, die durch die obere Oberfläche der Rollen 4 definiert ist, befinden.
Die Einstellung des Luftdrucks des Pneumatikzylinders 17 kann zur Erzeugung einer gewünschten Druckkraft für die Unterstützung des Glasbiegens eingesetzt werden. Die Druckkraft kann, wenn gewünscht, auch zonenweise im Verlauf des Biegens eingestellt werden. Somit weisen die in verschiedenen Zonen vorgesehenen Zylinder 17 unterschiedliche Drücke auf. Der pneumatische Zylinder 17 besitzt einen Durchmesser von z. B. 8 bis 10 mm und eine Länge, die vorzugsweise das Fünffache des Durchmessers beträgt, um eine geeignete Federkraft zur Verfügung zu stellen. Die gemeinsame Steuerung aller Pneumatikzylinder 17 kann verwendet werden, um alle Rollen 11 gleichzeitig zwischen der oberen und unteren Endstellung zu bewegen.
Wie in der Fig. 2A gezeigt, befinden sich bei dem Eintritt einer Glastafel in die Biege- und Temperstation die Druckräder 11 in ihrer oberen Stellung mit etwas Abstand zur Glasoberfläche oder können diese auch leicht berühren. Wenn sich das Glas vollständig in der Biegestation befindet (Fig. 2B), beginnt das Biegen. Die Druckräder 11 werden gleichzeitig mit einer gewünschten und einstellbaren nach unten wirkenden Kraft beaufschlagt und zwingen das Glas, sich den Rollen 4 des Biegeförderers anzupassen. Das Glas bewegt sich jedoch oszillierend während des Verlaufs des Biegens hin und her. Im dargestellten Fall sind die Preßrollen 11 und die FörderRollen 4 übereinander angeordnet und der Abstand zwischen diesen ist in der unteren Stellung der Rollen 11 etwas geringer als die Dicke einer zu biegenden Glastafel. Wenn sich die Vorderkante einer Glastafel zwischen die Walze 4 und die Rollen 11 bewegt, verschieben sich die Rollen 11 um eine kleine Strecke nach oben gegen die Kraft der Pneumatikfeder 17.
Fig. 3 zeigt eine Situation, bei der das Glas einen bestimmten Grad der Biegung erreicht hat. Zusammen mit der Wölbung des Förderers der in der Fig. 3 gezeigten Anordnung hat sich der Mittelteil der einzelnen Rollen durch die Motoreinheit 18 nach unten gesenkt, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Fall ist die Walze 4 in zwei Abschnitte 4a und 4b geteilt, zwischen denen ein Verbindungsgelenk angeordnet ist, dessen Höhe mit Hilfe der Motoreinheit 18 einstellbar ist. Optional können die Rollenabschnitte 4a und 4b dauerhaft in eine bestimmte Stellung abgesenkt sein, wodurch die Absenkung während des Biegebetriebs nicht geändert wird. Wird ein anderer Grad der Biegung erforderlich, wird die Absenkung z. B. mit Hilfe einer handbetriebenen Stellschraube geändert, die die Motoreinheit 18 ersetzt. Die Absenkung während des Biegens wird jedoch bevorzugt. Zapfenlager 19 müssen ein leichtes Drehen der Rollenzapfen erlauben.
Die Achse 4 kann natürlich in eine beliebige Anzahl von Abschnitten unterteilt werden.
Es ist ferner möglich, eine wölbungsbiegende Achse 4' einzusetzen, wie in der Fig. 7 gezeigt. Um die Achse 4' dünner und schneller biegbar zu gestalten, ist es möglich, eine flexible Welle einzusetzen, die in kleinen Intervallen mit abstützenden Rollen eingepaßt ist. Somit bildet die Welle mit den Rollen eine Walze 4', über der die Preßrollen 11 an den Pneumatikzylindern 17 aufgehängt sind.
Bei Erreichen des endgültigen Grades der Biegung setzt der Temperluftstrom ein, während die Glastafel weiterhin zwischen den Rollen 4 und den Rollen 11 oszilliert. Nach Abschluß des Temperns werden die oberen Preßräder 11 angehoben und in ihre obere Stellung zurückbewegt. Somit ist die untere Stellung der Rollen 11 die Arbeitsstellung und die obere Stellung die Ruhestellung.
Fig. 4 stellt die Anordnung der Preßräder dar, die so gewählt wurden, daß sie keine aufeinanderfolgenden Reihen bezüglich der Glasbewegungsrichtung bilden. Die Preßräder sind in Leichtbauweise ausgeführt und zur freien Drehung gut gelagert. Die Räder sind z. B. aus Plastikkörpern hergestellt und tragen eine Faserbeschichtung auf ihrem Umfang, die aus einem Material besteht, das zeitweise gegen hohen Temperaturen bis etwa 630ºC beständig ist. Das Beschichtungsmaterial kann jedes Material sein, das zur Beschichtung von Rollen verwendet wird.
Die federnde Aufhängung und einstellbare Druckkraft der Rollen schaffen einen wesentlichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Biegeeinrichtungen, bei denen die Rollenachsen fest mit den Temperkästen verbunden sind.
Da um die Längsachse weniger stark gebogen wird, müssen die Temperkästen nicht notwendigerweise in diese Richtung abgesenkt werden. Die Temperkästen 5, 7 können ferner in ihrer Längsausrichtung in zwei oder mehrere Abschnitte unterteilt werden, die relativ zueinander so abgesenkt werden können, daß sie der Absenkung zwischen den Abschnitten (z. B. 4a, 4b der Rollen 4) entsprechen.
Die Erfindung ist nicht auf die obige exemplarische Ausführungsform beschränkt, sondern deren konstruktive Einzelheiten können auf verschiedene Weise geändert werden, ohne sich vom Umfang der in den Ansprüchen angegebenen Erfindung zu entfernen. Zum Beispiel können die pneumatischen Federn 17 durch andere Arten von Federn ersetzt werden. Ferner kann die Beendigung der Bewegung der Rollen 11 in einer oberen und unteren Stellung auf eine Vielzahl von Arten erreicht werden. Die Preßrollen oder Räder müssen nicht notwendigerweise an Düsenkästen 7 aufgehängt werden, sondern die Aufhängung kann durch andere Konstruktionen durchgeführt werden. Ein und dieselbe horizontale Achse 13 kann ferner verwendet werden, um eine Vielzahl von Druckrädern 11 zu lagern, die mit Hilfe einer einzelnen Pneumatikfeder 17 abgestützt werden.

Claims

1. Verfahren zum Biegen und Tempern von Glastafeln, wobei eine Glastafel in einem Ofen (1) bis zu einer Biegetemperatur erhitzt wird, die erhitzte Glastafel aus dem Ofen (1) auf einen Rollenförderer (3) befördert wird, der in einer Biege- und Temperstation vorgesehen ist, der Rollenförderer (3) durch Ändern der Vertikalstellung der Rollen (4) zueinander gewölbt wird und ein Tempergas auf beide Oberflächen der erhitzten Glastafel geblasen wird, während die Glastafel auf dem gewölbten Rollenförderer (3) liegt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil der Rollen (4) aus der Ebene der Rollenenden nach unten gesenkt wird und gleichzeitig Preßrollen (11), die die obere Oberfläche der Glastafel berühren, nach unten mit einer gewünschten Druckkraft gepreßt werden, wodurch eine gewünschte Doppelkrümmung erzielt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Preßrolle (11) mit Hilfe einer separaten Pneumatikfeder (17) gepreßt wird, wobei die Pneumatikfedern (17) gleichzeitig arbeiten, um die Preßrollen (11) zwischen einer oberen Ruhestellung und einer unteren Arbeitsstellung zu bewegen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pneumatikfedern (17) mit zonenweise sich ändernden Drücken beaufschlagt werden, wodurch die in den unterschiedlichen Zonen vorgesehenen Preßrollen (11) unterschiedliche Druckkräfte erzeugen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßrollen (11) aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung verschoben werden, sobald die zu biegende Glastafel aus dem Ofen auf dem Förderer (3) unter den Rollen (11) ankommt.

5. Vorrichtung zum Biegen und Tempern von Glastafeln, umfassend

- einen Rollenförderer (3) mit Rollen (4), die eine relative Vertikalstellung einnehmen, die veränderbar ist, um den Förderer (3) mit einer Krümmung zu wölben, die einem gewünschten Grad der Biegung entspricht,

- untere Temperkästen (5) mit oberen Flächen (9), die mit Temperöffnungen (6) versehen sind und

- obere Temperkästen (7) mit unteren Flächen (10), die mit Temperöffnungen (8) versehen sind,

wobei die Temperkästen (5, 7) bewegbar sind, um die oberen und unteren Flächen (9, 10) der Wölbung des Förderers (3) anzupassen, wobei über den Rollen (4) eine Anzahl von Preßrollen (11) vorgesehen sind, die in vertikaler Richtung gegen eine Federkraft bewegbar sind, um eine Druckkraft auf die obere Glasoberfläche aufzubringen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (4) ein aus der Ebene der Rollenenden nach unten abgesenktes oder absenkbares Mittelteil aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pneumatikfeder (17) zur Erzeugung der Federkraft vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pneumatikfeder (17) ein Pneumatikzylinder (17) ist, der gleichzeitig arbeitet, um die Preßrolle (11) zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung zu bewegen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Arbeitsstellung der Abstand des untersten Punktes der Preßrolle (11) von der Förderebene, die durch den höchsten Punkt der Förderrollen (4) definiert ist, geringer als die Dicke der zu biegenden Glastafel ist, wodurch die Vorderkante der Glastafel die Preßrollen (11) gegen die Federkraft anhebt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (4) aus zwei oder mehr aufeinanderfolgenden axialen Abschnitten (4a, 4b) hergestellt sind, zwischen denen eine Gelenkverbindung vorgesehen ist, deren vertikale Stellung mit Hilfe einer Motoreinheit (8) veränderbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (4') aus flexiblen Achsen bestehen, die mit Hilfe der Motoreinheit (18) absenkbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, gekennzeichnet durch begrenzende Anschläge (15 bis 16), die die Arbeitsstellung und die obere Ruhestellung der Preßrollen (11) definieren.