DE69608747T2

DE69608747T2 - Verfahren zum Erhitzen, Formen und Härten einer Glasscheibe

Info

Publication number: DE69608747T2
Application number: DE69608747T
Authority: DE
Inventors: Premakaran Tucker Boaz; Gary W Sitzman
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2016-09-03
Also published as: US5827345A; EP0761614A1; EP0761614B1; DE69608747D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Glastafeln, und speziell ein Verfahren zum Erhitzen, Umformen und Vorspannen von Glastafeln.
Es ist bekannt, Glastafeln mit einer Feuerung oder einem Kühlofen zu erhitzen. Im allgemeinen ist der Kühlofen ein Brennofen und kann eine kontinuierliche Rollenausführung, befestigte Rollenausführung oder eine Gasausführung sein. Zum Beispiel besitzt ein Kühlofen in Gasausführung eine Vielzahl an Blöcken, die unter einer Vielzahl von Heizstrahlem angeordnet sind. Üblicherweise wird eine Glastafel in den Kühlofen eingebracht, wo sie durch konventionelle Wärmestrahlung, -konvektion und -leitung erhitzt wird. Um eine Temperatur in ihrem Umformungsbereich zu erreichen, wird die Glastafel entlang der Blöcke mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt, die von der Wärmeleitfähigkeit der Glastafel abhängt. Wenn die Glastafel eine Temperatur in ihrem Umformungsbereich hat, wird sie zu einer vorbestimmten Form der Blöcke umgeformt. Einmal umgeformt wird die Glastafel unter Verwendung eines thermischen Abschrecksystems vorgespannt.
Obwohl der obige Kühlofen und das obige thermische Abschrecksystem beim Erhitzen und Vorspannen von Glastafeln gut funktioniert haben, leiden sie unter dem Nachteil daß der Kühlofen eine große Länge haben muß, um die Glastafel mit der vorbestimmten Geschwindigkeit aufzuheizen. Sie leiden weiterhin unter dem Nachteil, daß - aufgrund von Temperaturverlust zwischen den Erhitzungs- und Abkühlungszyklen - nur verhältnismäßig dicke Glastafeln (z. B. 0.397 cm (0.1563 Zoll)) vorgespannt werden können. Weiterhin leiden sie unter dem Nachteil, daß die Glastafel nicht zur gleichen Zeit in eine gewünschte Form umgeformt und vorgespannt werden können. Als Folge davon besteht in der Technik ein Bedarf, Glastafeln schnell in einer geregelten Art und Weise aufzuheizen und das Vorspannen von verhältnismäßig dünnen Glastafeln zuzulassen.
Folglich ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aufheizen, Umformen und Vorspannen einer Glastafel. Das Verfahren schließt die Schritte des Aufheizens einer Glastafel auf mindestens eine vorbestimmte Temperatur und des Anwendens von Mikrowellenenergie auf die Glastafel ein, um die Glastafel auf mindestens eine zweite vorbestimmte Temperatur zu erhitzen und um die Umformung des Glases in eine vorbestimmte Konfiguration zu ermöglichen. Die Methode schließt außerdem die Schritte des Abkühlens einer äußeren Oberfläche der Glastafel auf mindestens eine dritte vorbestimmte Temperatur, um die Glastafel vorzuspannen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß ein verbessertes Verfahren zum Aufheizen, Umformen und Vorspannen einer Glastafel bereitgestellt wird. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das Verfahren Mikrowellenenergie zum schnellen Aufheizen der Glastafel verwendet. Noch ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß das Verfahren das Formen oder Umformen der Glastafel ermöglicht, während die Glastafel gleichzeitig vorgespannt wird. Wiederum ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das Verfahren das Vorspannen verhältnismäßig dünner Glastafeln ermöglicht. Ein Vorteil einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, daß eine Montagevorrichtung verwendet wird, um die Glastafel in eine gewünschte Krümmung umzuformen.
Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen weiter beschrieben werden, in denen:
Abb. 1 eine teilweise, perspektivische Ansicht eines Mikrowellenenergie-Apparats ist, der in Verbindung mit einem Verfahren zum Erhitzen, Umformen und Vorspannen einer Glastafel entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
Abb. 2 einen Graph darstellt, auf dem die Temperatur gegen die Erhitzungsgeschwindigkeit einer Glastafel aufgetragen ist, die entsprechend der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Erhitzen, Umformen und Vorspannen einer Glastafel erhitzt worden ist.
Mit Bezug auf die Zeichnungen, und insbesondere auf Abb. 1, wird eine Ausführung eines Mikrowellenenergie-Apparats 20 zur Verwendung in Verbindung mit einem Verfahren zum Aufheizen, Umformen und Vorspannen eines Glasrohlings oder einer Glastafel 11 entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der teilweise abgebildete Mikrowellenenergie-Apparat 20 schließt einen Kanal 22 ein, der in Längsrichtung verläuft und einen Reflektor 24 in einer Ecke hiervon aufweist, um Mikrowellenenergie durch einen abwärts gerichteten Teil des Kanals 22 zu leiten. Der Mikrowellenenergie-Apparat 20 schließt einen Schild 26 an einem Ende des Kanals 22 ein, um die Mikrowellenenergie säulenförmig auszurichten und einen schräg verlaufenden Vorhang aus Mikrowellenenergie (z. B. 152.4 mm (sechs Zoll)) zu bilden. Der Mikrowellenenergie-Apparat 20 schließt außerdem ein Gehäuse 28 ein, das an einer Längsseite eine Hochfahrtür 30 besitzt, um der Glastafel 11 den Ein- und Austritt in einen für Mikrowellenenergie abgeschlossenen Bereich zu erlauben. Der Mikrowellenenergie-Apparat ist eine in sich geschlossene Einheit mit einer Mikrowellen-Strahlungsfrequenz von zwei (2) bis vierzig (40) Gigahertz. Vorzugsweise ist die Frequenz der Mikrowellenstrahlung niedriger als sechsunddreißig (36) Gigahertz. Der Mikrowellenenergie-Apparat 20 schließt - in dem abgeschlossenen Bereich von Apparat 20 - weiterhin Luftgebläse 32 und 34 über und unter der Glastafel 11 ein. Die Luftgebläse 32 und 34 sind in vier Reihen angeordnet, um Kühlluft von einer Quelle (nicht abgebildet) in Richtung auf die Glastafel zu leiten. Man sollte sich bewußt sein daß es sich bei Mikrowellenenergie-Apparat 20 eine "Gyrotron"- Ausführung handelt, die bei Continental Electronics in Dallas, Texas, kommerziell erhältlich ist.
Im Betrieb kann der Mikrowellenenergie-Apparat 20 zum Umformen einer Windschutzscheibe für ein Kraftfahrzeug (nicht abgebildet) durch ein Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Das Verfahren schließt das Aufsetzen von wenigstens einer, vorzugsweise einem Paar, flacher oder planarer Glastafeln 11 auf einer Montagevorrichtung 36 an einem Ende von Apparat 20 ein. Das Verfahren schließt das Erhitzen der Glastafeln 11 auf eine vorbestimmte Temperatur ein. In einer Ausführung ist die vorbestimmte Temperatur der Erweichungspunkt der Glastafel 11, der bei ungefähr 482ºC bis 510ºC (900ºF bis 950ºF) liegt. Wie in Abb. 2 gezeigt, stellt eine Kurve 40 die Temperatur der Glastafel 11 gegen die Strecke/Zeit dar, wie es in der Technik bekannt ist. Man sollte sich bewußt sein daß die Glastafel 11 durch herkömmliche Verfahren und Vorrichtungen, wie zum Beispiel einen Kühlofen, auf die vorbestimmte Temperatur vorgeheizt wird.
Wenn die Glastafel 11 an ihrem Erweichungspunkt ist, schließt das Verfahren das Bewegen der Montagevorrichtung 36 und der Glastafel 11 innerhalb des abgeschlossenen Bereichs ein, indem das Hochfahrtor 30 geöffnet wird, ein Arm 38 (teilweise abgebildet), der die Montagevorrichtung 36 trägt, nach innen in den abgeschlossenen Bereich hinein verschoben wird, und das Hochfahrtor 30 geschlossen wird. Das Verfahren schließt die Anwendung von Mikrowellenenergie auf die Glastafel 11 ein, wenn die Glastafel 11 sich - wie durch die Kurve 42 in der Abb. 2 gezeigt - an oder über ihrem Erweichungspunkt befindet. Man sollte sich bewußt sein daß die Mikrowellenenergie die Glastafel 11 zerbrechen kann, wenn sich die Glastafel unter ihrem Erweichungspunkt befindet. Man sollte sich außerdem bewußt sein daß der abgeschlossene Bereich innerhalb des Mikrowellenenergie- Apparats 20 durch geeignete Vorrichtungen, wie zum Beispiel Heizstrahler (nicht abgebildet), auf einer Umgebungstemperatur von ungefähr 677ºC (1250ºF) gehalten wird.
Das Verfahren schließt die Anwendung von Mikrowellenenergie - durch einen Vorhang aus durch das Schild 26 säulenförmig angeordneter Mikrowellenenergie - auf Glastafel 11 über einen vorbestimmten Zeitraum ein, und das schnelle Erhitzen der Glastafel 11 mit Mikrowellenenergie auf eine vorbestimmte Temperatur. In einer Ausführungsform ist die vorbestimmte Temperatur der Glastafel 11 ihr Umformbereich von ungefähr 621ºC bis 677ºC (1150ºF bis 1250ºF). Die Temperatur der Glastafel 11 kann zum Beispiel, wie in Abb. 2 veranschaulicht - in weniger als zehn (10) Sekunden von 482ºC (900ºF) auf über 649ºC (1200ºF) angehoben werden. Die Mikrowellenenergie heizt die Glastafel 11 direkt, indem durch sehr schnelle Schaffung polar orientierter Bewegung auf molekularer Ebene Wärme erzeugt wird, was zu sofortiger und einheitlicher Erhitzung über die Dicke der Glastafel 11 führt. Man sollte sich bewußt sein daß so niedrige Mikrowellenfrequenzen wie zwei Gigahertz verwendet werden können, wenn die Glastafel 11 über 482ºC (900ºF) erhitzt ist.
Wenn die Glastafel 11 eine Temperatur in ihrem Umformbereich aufweist, schließt das Verfahren das Umformen der Glastafel 11 auf eine vorbestimmte Konfiguration oder Krümmung ein. Das Gewicht der Glastafeln 11 bewirkt das Durchsacken oder Krümmen der Glastafeln 11 auf die Krümmung der" Montagevorrichtung 36. Das Verfahren schließt außerdem das Abkühlen einer äußeren Oberfläche der Glastafel 11 auf mindestens eine dritte vorbestimmte Temperatur ein, die sich unterhalb ungefähr 649ºC (1200ºF) befindet, während gleichzeitig die Mikrowellenstrahlung angewendet wird. Zum Beispiel wird durch die Luftgebläse 32 und 34 Luft auf die Glastafel 11 geblasen, um der Glastafel 11 eine kühle, harte Haut oder äußere Oberflächen zu verleihen. Wenn die Temperatur der äußeren Oberfläche der Glastafel 11 unter 649ºC (1200ºF) sinkt wird die Mikrowellenbestrahlung abgestellt, um das Vorspannen der Glastafel 11 abzuschließen. Das Verfahren schließt das Abkühlen der Glastafel 11 mit Kühlluft auf eine Temperatur unterhalb ihres Erweichungspunkts ein, wie es durch die Kurve 44 in Abb. 2 veranschaulicht wird. Wenn die, Temperatur der Glastafeln 11 unter 204ºC (400ºF) gesunken ist, werden die Glastafeln 11 und die Montagevorrichtung 36 aus dem Apparat 20 entfernt, und die Glastafeln 11 werden weiter auf Raumtemperatur abgekühlt. Man sollte sich bewußt sein daß die kühlende Luft aufgebracht wird, während immer noch die Mikrowellenenergie angewandt wird, um - ungeachtet der Stärke der Glastafel 11 - einen hohen Temperaturgradienten über die gesamte Stärke der Glastafel 11 zu erzeugen. Man sollte sich außerdem bewußt sein daß das Verfahren verwendet werden kann, um verhältnismäßig dünne Glastafeln 11 vorzuspannen (z. B. dünner als 3.175 mm (0,125 Zoll)). Man sollte sich weiterhin bewußt sein daß zum Messen der Temperatur der Glastafel 11 eine Temperatur- Meßvorrichtung verwendet wird, die herkömmlich und in der Technik bekannt ist.
Entsprechend stellt das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen Weg zum schnellen Erhitzen der Glastafel 11 bereit, indem ein Vorhang aus Mikrowellenenergie über die Glastafel 11 bereitgestellt wird. Die angewandte Mikrowellenenergie basiert auf der Größe und Stärke der Glastafel 11, um die Temperatur der Glastafel 11 zum Umformen der Glastafel in deren Umformungsbereich zu bringen, während die Glastafel gleichzeitig vorgespannt wird. Wie in Abb. 2 veranschaulicht, erhitzt das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Glastafel 11 in geringerer Strecke/Zeit in den Umformungsbereich als herkömmliche Strahlungsbeheizung in einem Kühlofen.

Claims

1. Ein Verfahren zum Erhitzen, Umformen und Vorspannen einer Glastafel (11), wobei dieses Verfahren die Schritte umfaßt:

Erhitzen von mindestens einer Glastafel auf mindestens eine erste vorbestimmte Temperatur;

Anwenden von Mikrowellenenergie auf die Glastafel, um die Glastafel auf mindestens eine zweite vorbestimmte Temperatur aufzuheizen;

Umformen der Glastafel in eine vorbestimmte Konfiguration; und

Abkühlen einer äußeren Oberfläche der Glastafel auf mindestens eine dritte vorbestimmte Temperatur, um die Glastafel vorzuspannen.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, in dem dieser Schritt des Erhitzens das Erhitzen einer Glastafel (11) auf wenigstens eine erste vorbestimmte Temperatur von ungefähr 482ºC (900ºF) umfaßt.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in dem dieser Schritt der Anwendung von Mikrowellenenergie die Anwendung von Mikrowellenenergie auf die Glastafel (11) umfaßt, wenn die Glastafel mindestens die erste vorbestimmte Temperatur erreicht hat.

4. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem dieser Schritt der Anwendung von Mikrowellenenergie die Anwendung von Mikrowellenenergie auf die Glastafel (11) über einen vorbestimmten Zeitraum umfaßt.

5. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, in dem dieser Schritt der Anwendung von Mikrowellenenergie das Erhitzen der Glastafel (11) auf wenigstens eine zweite vorbestimmte Temperatur von ungefähr 635ºC bis 677ºC (1175ºF bis 1250ºF) umfaßt.

6. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, in dem dieser Schritt des Abkühlens das Abkühlen einer äußeren Oberfläche der Glastafel (11) gleichzeitig mit diesem Schritt der Anwendung von Mikrowellenenergie umfaßt.

7. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, in dem dieser Schritt des Abkühlens das Abkühlen einer äußeren Oberfläche der Glastafel (11) auf mindestens eine dritte vorbestimmte Temperatur von ungefähr 649ºC (1200ºF) umfaßt.

8. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, in dem dieser Schritt des Umformens das Erhitzen der Glastafel (11) und das Krümmen der Glastafel auf die gewünschte Krümmung einer Montagevorrichtung (36) umfaßt.