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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch beheiztes
Fenster und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf ein Fahrzeug-Verbundfenster mit
mehreren Lagen, wobei das Fenster eine Anordnung von dünnen, nahe
beieinander liegenden Drähten
enthält,
die sich über
eine der Lagen erstrecken und ein Heizelement bilden, wobei die
Heizwirkung vom Durchgang eines elektrischen Stroms durch die Drähte erzeugt
wird.
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Solche
Fenster können
als Windschutzscheibe, Heckfenster oder anderes Fenster eines Autos
oder anderen Fahrzeugs, oder als ein Fenster (insbesondere die Windschutzscheibe)
eines Nutzfahrzeugs, Lokomotive oder Flugzeug, oder auf einem Wasserfahrzeug
oder Schiff installiert werden. Die elektrische Heizung wird genutzt,
um Kondenswasser oder Eis auf den Oberflächen des Fensters aufzulösen und
dadurch eine gute Sicht durch das Fenster aufrechtzuerhalten.
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In
seiner einfachsten Form weist ein Verbundfenster eine innere Lage
eines Zwischenschichtmaterials ("die
Zwischenschicht")
auf, die zwischen zwei äußeren Lagen
von steifem, durchsichtigem Flachverglasungsmaterial angeordnet
ist, aber weiterentwickelte Verbundfenster weisen eine größere Anzahl
von Lagen aus Zwischenschicht- und Verglasungsmaterialien auf, zum
Beispiel, um dem Fenster eine größere Festigkeit
gegenüber
einem Schaden durch Aufprall zu verleihen und die Gefahr des Durchschlagens
des Fensters zu reduzieren. Die Zwischenschicht ist normalerweise
ein biegsames Kunststoffmaterial, zum Beispiel Polyvinylbutyral,
und das Verglasungsmaterial kann Glas oder ein steifes Kunststoffmaterial
sein. Es sind auch Verbundfenster bekannt, die zwei oder mehr Lagen
aufweisen, von denen eine exponierte äußere Lage eine Lage aus biegsamem
Kunststoffmaterial ist, das sowohl die Durchschlagfestigkeit erhöhen als
auch die Gefahr der Verwundung durch Bruchstüc ke von Verglasungsmaterial
während
eines Aufpralls verringern kann. Eine solche äußere Kunststofflage bildet
normalerweise die nach innen weisende Oberfläche des Fensters und wird allgemein
einer Oberflächenbehandlung
unterzogen, um ihre Abriebfestigkeit zu erhöhen.
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Ein
elektrisch beheiztes Fenster mit einer Anordnung von dünnen, nahe
beieinander liegenden Drähten
ist aus der
US 3,729,616 bekannt.
Diese Druckschrift beschreibt ein Verbundfenster mit einem Muster
von gekräuselten
Widerstandsdrähten,
wobei die Kräusel
in nicht paralleler, zufälliger
Weise ausgerichtet sind, um Blendlicht von den Drähten zu
verringern, wenn das Fenster als Windschutzscheibe genutzt wird.
Der beheizte Bereich ist im Allgemeinen rechteckig, und da eine
Windschutzscheibe normalerweise in etwa die Form eines Trapezes
hat, gibt es allgemein dreieckige Bereiche nahe jeder kurzen Kante
der Windschutzscheibe, die nicht beheizt werden. Es ist klar, das
Kondenswasser oder Eis in diesen ungeheizten Bereichen dort bleiben,
wodurch die Sicht durch die Windschutzscheibe verschlechtert wird.
In der vorliegenden Beschreibung wird der Ausdruck "Trapez" verwendet, um ein
Viereck zu bezeichnen, bei dem nur ein Paar von Seiten parallel
liegt.
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Bei
modernen Windschutzscheiben sind die unbeheizten dreieckigen Bereiche
groß,
und können
sogar einen Teil des Bereichs enthalten, der normalerweise von den
Scheibenwischern überstrichen
wird ("der "überstrichene Bereich"). Die daraus folgende
Sichtbehinderung ist höchst
unerwünscht,
und kann ernste Sicherheitsfolgen haben. Wenn Eis im überstrichenen
Bereich bleibt, kann außerdem
als Ergebnis des Schrammens über
Eis ein Schaden an den Wischerblättern
entstehen. Eine Windschutzscheibe gemäß dem Stand der Technik, die
solche unbeheizten Bereiche aufweist, ist in 1 der vorliegenden
Anmeldung dargestellt; es wäre
wünschenswert,
auch solche Bereiche beheizen zu können.
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Eine
mögliche
Lösung
wird in der
GB 1,365,785 beschrieben,
die hauptsächlich
die Probleme der Stromunterbrechungen und des mit der Weglänge variierenden
Widerstands betrifft, aber auch eine Anordnung offenbart, die im
Wesentlichen die Gesamtheit von zwei besonderen Fensterformen heizt.
Es werden zwei Fenster in Form eines Rechtecks bzw. eines Trapezes
beschrieben, bei denen die Drähte
von einer Seite zur anderen verlaufen, d.h. parallel zu den beiden
langen, parallelen Kanten. Wenn das Fenster eine Windschutzscheibe
wäre, würden die
Drähte
daher parallel zur Ober- und Unterkante verlaufen. Die Drähte sind
in mehreren "Elementen" angeordnet, die
je ihre eigenen "Kollektoren" aufweisen, und diese
Elemente sind in Reihe geschaltet, so dass die variierenden Widerstände der
Elemente kompensiert werden, und der gleiche Strom durch alle Elemente
fließt.
Die Komplexität
der Schaltung würde
aber zu einer teueren Herstellung führen.
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Außerdem löst diese
Anordnung nicht das Problem der Ausdehnung des Heizbereichs in den
meisten modernen Fahrzeugfenstern, die gekrümmte Kanten haben und daher
nur in etwa die Form eines Trapezes aufweisen.
GB 1,365,785 zeigt nur, wie man den
beheizten Bereich in Fenstern mit den offenbarten besonderen Formen
und Drähten
mit den besonderen Ausrichtungen, d.h. parallel zu den langen Kanten
eines Fensters, ausdehnt. Wenn das Fenster eine Windschutzscheibe
ist, wird tatsächlich
aber sehr bevorzugt, die Drähte so
anzuordnen, dass sie in rechten Winkeln zu den beiden langen, im
Allgemeinen parallelen Kanten verlaufen, d.h. von oben nach unten.
Diese Anordnung vereinfacht das Heizen des ganzen primären Sichtbereichs (wie
er in Sicherheitsnormen für
Fahrzeuge definiert ist) und verringert die von den Drähten verursachte
optische Störung
der Sicht, insbesondere, da Windschutzscheiben mit immer größeren Spanwinkeln
installiert werden, d.h. näher
an der Waagrech ten. Es wird daher eine allgemeinere Annäherung an
das Problem der Ausdehnung des beheizten Bereichs von Fahrzeugfenstern
benötigt.
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EP 32,139 , die der
US 4,395,622 entspricht,
beschreibt eine Lösung
des Teilproblems, dass ein Teil des gewischten Bereichs ungeheizt
ist. Die Drähte
werden entlang von Kreisbögen
verlegt, die in der Bewegungsrichtung des Wischers verlaufen. Das
Patent lehrt, dass der beheizte Bereich so angeordnet sein sollte, dass
er in etwa mit dem gewischten Bereich zusammenfällt; ein wesentlicher Teil
des Fensters wird daher ungeheizt gelassen, wie in
US 3,729,616 . Das Patent befasst sich
daher nicht mit dem Problem, den beheizten Bereich über den
gewischten Bereich hinaus zu vergrößern.
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GB 1,566,681 , entsprechend
US 4-209,687 , bezieht sich
auf das Problem der ablenkenden Wirkungen, die als Ergebnis des
durch dünne,
nahe beieinander liegende Drähte
in einem elektrisch beheizten Fenster gehenden Lichts auftreten.
Es wird vorgeschlagen, dass jeder Draht wie ein Wendel geformt wird,
um solche Wirkungen zu lindern. Benachbarte Wendel können in
paralleler, trapezförmiger,
mäanderförmiger oder gewellter
Beziehung angeordnet werden, je nach dem gewünschten Muster. Es wird aber
nicht gesagt, wie die Wendel geformt sind, wie sie in diesen verschiedenen
Beziehungen verlegt werden, oder warum ein besonderes Muster erwünscht sein
kann, und daher hilft diese Druckschrift dem Fachmann, der den beheizten
Bereich eines Fensters ausweiten möchte, nicht weiter.
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Es
bleibt daher das Bedürfnis
nach einem verbesserten elektrisch beheizten Fenster bestehen, das mit
Hilfe einer Anordnung von Drähten
beheizt wird, die sich über
im Wesentlichen den ganzen durchsichtigen Bereich des Fensters erstrecken,
und das wirtschaftlich hergestellt werden kann. Es ist auch wichtig,
zu gewährleisten,
dass die Heizwirkung über
einen ausgedehnten Heizbereich nicht übermäßig in ihrer Stärke variiert,
da sonst der zeitliche Unterschied beim Entfernen von Raureif oder
Kondenswasser aus verschiedenen Bereichen des Fensters in der Praxis
inakzeptabel wäre.
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Entgegen
aller Erwartungen wurde nun gefunden, dass es möglich ist, ein solches Fenster
dadurch zu erhalten, dass die Drähte
entlang divergierender Linien angeordnet werden. Während man
früher
anscheinend glaubte, dass die Anordnung von Drähten entlang nicht paralleler
Linien in der Praxis nicht durchführbar sei, wurde nun überraschenderweise
festgestellt, dass es möglich
ist, auf relativ einfache Weise, wie sie nachfolgend beschrieben
wird, eine der bekannten Arten von Vorrichtungen zum Verlegen von
Drähten
so zu verändern,
dass die Drähte
auf praktische und wirtschaftliche Weise entlang divergierender
Linien angeordnet werden können.
Außerdem
hat man festgestellt, dass es möglich
ist, die Stärke
der Heizwirkung innerhalb annehmbarer Schwankungsbreiten über die
Gesamtheit des ausgedehnten beheizten Bereichs zu steuern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein elektrisch beheiztes Fenster geliefert, wie es
im Anspruch 1 beansprucht wird. Die divergierenden Linien können gerade
oder gekrümmt
sein.
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Unter
dem Begriff "elektrische
Verbindungsmittel" versteht
der Fachmann im vorliegenden Zusammenhang, dass beliebige der üblicherweise
bei solchen Fenstern zum Verbinden der Drahtanordnung verwendeten
Elemente gemeint sind, einschließlich Sammelschienen, Zuleitungen,
Kennzeichnungen, Stecker, Kabelschuhe und ihre entsprechenden Buchsen.
Die Linien, entlang derer die Drähte
verlaufen, sind insofern imaginär,
als, so lange während
der Herstellung des Fensters noch keine Drähte entlang der Linien verlegt sind,
die Positionierung der Linien nicht durch Überprüfung bestimmt werden kann.
Die Drähte
selbst kön nen gewellt
oder auf andere Weise örtlich
in einer regelmäßigen oder
unregelmäßigen wiederholten
Weise gekrümmt
sein, um unerwünschte
optische Wirkungen zu lindern, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird;
es wäre
daher ungenau, die vorliegende Erfindung dadurch zu definieren,
dass man sagt, die Drähte selbst
divergieren, da man bei genauem Hinsehen feststellt, dass gewellte
Drähte
tatsächlich
im Verlauf ihrer Länge
wiederholt divergieren und konvergieren können. Die vorliegende Erfindung
betrifft primär
die Konfiguration und Ausrichtung der Drähte über die Gesamtheit eines Fensters,
und sekundär
das Formen in kleinerem Maßstab,
zum Beispiel das Wellen der Drähte.
Es ist klar, dass es möglich
ist, entweder gewellte oder ungewellte Drähte entlang von Linien zu verlegen,
wie durch die vorliegende Erfindung definiert wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Anordnung von Drähten eine oder mehrere Gruppen
von Drähten
auf, die entlang im Wesentlichen paralleler, gerader Linien verlaufen,
und die Drähte neben
der Gruppe (den Gruppen) entlang divergierender Linien verlaufen.
Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass es bei den meisten Vorrichtungen schneller
ist, die Drähte
auf diese Weise auf einem Zwischenschichtteil zu verlegen (wie weiter
unten beschrieben wird) und die Programmierung der Vorrichtung vereinfacht
wird.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung verlaufen im Wesentlichen alle in der Anordnung enthaltenen
Drähte
entlang divergierender Linien. Diese Ausführungsform hat den Vorteil,
in Bezug auf die unterschiedlichen Fensterformen, die verdrahtet
werden können,
sehr flexibel zu sein. Dies rührt
daher, dass der Divergenzwinkel zwischen der Linie, entlang der
ein Draht verläuft,
und der Linie, entlang der ein benachbarter Draht verläuft, begrenzt
ist (wenn der Winkel zu groß ist,
bleibt ein unbeheizter Bereich übrig),
aber wenn jede Linie in Bezug auf die vorher gehende divergiert,
kann der Gesamtwinkel zwischen gegenüberliegenden Seiten des beheizten
Bereichs relativ groß werden,
und so können
immer extremere Fensterformen berücksichtigt werden.
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Zumindest
einige der Linien, entlang derer die Drähte verlaufen, liegen im Wesentlichen
parallel zu einer Kante des Fensters.
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Ein
erfindungsgemäßes Fenster
kann mindestens ein Paar von gegenüberliegenden, nicht parallelen Seiten
aufweisen. Solch ein Fenster ist besonders geeignet für die Verwendung
als Fahrzeug-Windschutzscheibe, da der beheizte Bereich sich bis
zu den Aufbausäulen,
die in der Autoindustrie als A-Säulen
bekannt sind, erstreckt, die im Allgemeinen zueinander sowie zur
Rückseite
des Fahrzeugs geneigt sind.
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Das
Fenster hat ungefähr
die Form eines Trapezes, aber mit gekrümmten Kanten, und zumindest
einige der Drähte
verlaufen entlang divergierender Linien in Richtungen von der kürzeren der
beiden im Wesentlichen parallelen Kanten des Trapezes zur längeren der
beiden im Wesentlichen parallelen Kanten.
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Um
die oben erwähnten
Ausführungsformen
der Erfindung herzustellen, hat es sich als notwendig herausgestellt,
die bei der Herstellung von üblichen
elektrisch beheizten Fenstern verwendeten, bekannten Verfahren und
Vorrichtungen zu verbessern. Insbesondere hat sich herausgestellt,
dass die Vorrichtung, die in der Vergangenheit verwendet wurde,
um die Anordnung von Drähten
für den
Einbau als Teil des Heizelements zusammenzufügen (üblicherweise als Verdrahtungsmaschine
bezeichnet), bei der Herstellung von Fenstern gemäß der Erfindung
unzureichend ist.
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Eine
bekannte Vorrichtung wird in der
US
3,795,472 (Ausscheidung aus der oben erwähnten
US 3,729,616 ) beschrieben.
Es wird eine Verdrah tungsmaschine vorgesehen, die eine drehbar montierte
Trommel mit einer Drahtzufuhrvorrichtung an einer Seite aufweist.
Eine dünne
Lage einer zu verdrahtenden Zwischenschicht wird an der Trommel
befestigt und gedreht, während
Draht von der Drahtzufuhrvorrichtung geliefert wird. Diese Vorrichtung
wird dazu gebracht, sich nach und nach in einer Richtung parallel
zur Drehachse der Trommel zu bewegen, so dass aufeinanderfolgende
Drahtwindungen auf die Zwischenschicht aufgebracht werden, wobei
jede Drahtwindung einen Abstand zur vorhergehenden aufweist, um
einen um die Trommel gewickelten, wendelförmigen Drahtbund zu erzeugen.
Der Drahtbund wird entlang einer axialen Linie an der Oberfläche der
Trommel im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Kanten der Zwischenschicht
aufgeschnitten, und die dünne
Lage der Zwischenschicht wird von der Trommel genommen und für den Zusammenbau
zu einem Verbundfenster auf eine der Lagen von Verglasungsmaterial
gelegt.
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Diese
Vorrichtung liefert ein Produkt, bei dem die Drähte entlang paralleler, gerader
Linien angeordnet sind, obwohl es aufgrund der willkürlich ausgerichteten
Kräusel
bei genauer Prüfung
nicht präzise
wäre, die Drähte selbst
als parallel zu bezeichnen. Es ist nicht möglich, die oben erwähnten, verbesserten
verdrahteten Produkte auf dieser Vorrichtung herzustellen.
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Eine
weitere Verdrahtungsmaschine mit einer Trommel ist in
EP 443,691 beschrieben. Während verschiedene
Verbesserungen in Bezug auf die Maschine der
US 3,795,472 offenbart werden, betreffen
sie nicht die Ausrichtung der Linien, entlang derer die Drähte aufgebracht
werden, die im fertigen Fenster immer noch entlang von geraden und
parallelen Linien angeordnet sind.
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Eine
andere Art einer Verdrahtungsmaschine ist in
EP 32,139 beschrieben. Diese enthält einen
flachen Tisch, auf den eine dünne
Lage einer Zwischenschicht gelegt wird, eine gleitende Brücke, die über dem Tisch
angeordnet ist und diesen umspannt, ein Drahtverlegungsglied, das
gleitend auf der Brücke
angebracht und an einer Verbindungsstange befestigt ist, die um
eine senkrechte Achse schwenkt. Das Drahtverlegungsglied gleitet
vorwärts
und rückwärts auf
der Brücke
in einer Hin- und Herbewegung, aber da die Brücke selbst auch hin und her
gleiten kann, und das Drahtverlegungsglied von der Verbindungsstange
beaufschlagt wird, verläuft
die reine Bewegung entlang eines kreisförmigen Pfads. Drähte können mit
dieser Vorrichtung nur dadurch entlang divergierender Linien verlegt
werden, dass aufeinanderfolgende Drähte entlang nicht-konzentrischer,
kreisförmiger
Kurven verlegt werden. Als Ergebnis ist diese Maschine nicht geeignet,
um Drähte
in Anordnungen zu verlegen, die sich über im Wesentlichen den ganzen
durchsichtigen Teil eines Fensters mit einer Form erstrecken, die
in modernen Fahrzeugen verwendet wird.
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Keine
dieser bekannten Drahtverlegungsmaschinen hat sich daher als zur
Verwendung bei der Herstellung der oben erwähnten, verbesserten verdrahteten
Produkte geeignet herausgestellt.
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Es
wurden ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung
zur Herstellung der oben erwähnten,
verbesserten verdrahteten Produkte entwickelt, deren zugrundeliegender
Fortschritt darin besteht, einen zusätzlichen Freiheitsgrad in der
Bewegung der Drahtzufuhr- und Verlegevorrichtung (des "Drahtverlegungskopfs") zusammen mit zugeordneten
Steuermitteln zum Steuern der zusätzlichen Bewegung zu liefern.
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Gemäß diesen
Aspekten der Erfindung wird zuerst ein Verfahren zur Herstellung
eines elektrisch beheizten Fensters gemäß Anspruch 1 gelie fert, wobei
ein Teil des Verfahrens auf einer Vorrichtung durchgeführt wird,
die eine um eine Achse drehbare, endlose Auflagefläche, um
das Zwischenschichtmaterial zu tragen, und einen Drahtverlegungskopf
für die
Zufuhr von Draht und zu seinem Verlegen auf dem Zwischenschichtmaterial aufweist,
wobei die Auflagefläche
und der Drahtverlegungskopf zueinander in einer Richtung parallel
zur Achse beweglich sind, und das Verfahren die folgenden Schritte
aufweist:
- – Befestigen
eines Zwischenschichtteils in Stellung auf der Auflagefläche,
- – Drehen
der Auflagefläche,
- – Verlegen
von Draht dadurch, dass er mit Hilfe des Drahtverlegungskopfes mit
dem Zwischenschichtmaterial in Kontakt gebracht wird, während die
Auflagefläche
dreht, so dass aufeinanderfolgende Drahtwindungen auf das Zwischenschichtmaterial
gelegt werden,
- – Anhalten
der Drehung der Auflagefläche,
wenn die gewünschte
Anzahl von Drahtwindungen verlegt wurde,
wobei das Verfahren
gekennzeichnet ist durch: - – Schneiden des Drahtbunds
in einer Richtung parallel zur Achse, so dass er als eine allgemein
flache Anordnung von Drähten
auseinandergefaltet werden kann,
- – Entfernen
des verdrahteten Zwischenschichtteils von der Auflagefläche und
Versehen der Anordnung von Drähten
mit Stromanschlüssen,
und
- – Einsetzen
des Zwischenschichtmaterialteils in ein Verbundfenster,
wobei
das Verfahren während
des Verlegens des Drahts aufweist: - – das Bewegen
der Auflagefläche
und des Drahtverlegungskopfes vorwärts und rückwärts zueinander in einer Hin-
und Herbewegung in der Richtung parallel zur Achse und in Koordination
mit der Drehung der Auflagefläche,
um eine Anordnung von Drähten
auf dem Zwischenschichtmaterial zu liefern, in der mindestens einige
der Drähte
entlang divergierender Linien verlaufen. Es ist klar, dass die relative
Bewegung zwischen der Auflagefläche
und dem Drahtverlegungskopf als Ergebnis der Bewegung nur der Auflagefläche oder
nur des Drahtverlegungskopfes oder von beiden zusammen erhalten
werden kann.
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Zweitens
wird auch eine Vorrichtung wie in Anspruch 10 beansprucht geliefert.
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Vorzugsweise
wird der Drahtverlegungskopf beweglich auf einem länglichen
Glied montiert, das sich parallel zur Achse erstreckt, und wird
vom Antriebsmittel entlang des länglichen
Glieds in Hin- und Herbewegung angetrieben.
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Die
Erfindung wird nun durch die folgende, nicht einschränkend zu
verstehende Beschreibung besonderer Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht, in denen gleiche
Bezugszeichen in allen Figuren gleiche Elemente bezeichnen.
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1 ist
eine allgemeine Ansicht eines bekannten elektrisch beheizten Fensters,
gesehen in einer Richtung in etwa senkrecht zur Oberfläche des
Fensters;
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2 ist
eine allgemeine Ansicht einer ersten Ausführungsform eines elektrisch
beheizten Fensters gemäß der Erfindung,
gesehen in einer der 1 entsprechenden Richtung;
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3 ist
eine stark vergrößerte Querschnittsansicht
eines kleinen Randbereichs des Fensters aus 2 entlang
der Linie III-III in 2;
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4 ist
eine allgemeine Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines elektrisch
beheizten Fensters, wieder in einer Richtung entsprechend denen
der 1 und 2 gesehen;
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die 5a und 5b sind
stark vergrößerte Ansichten
der Heizdrähte
in Versionen der Fenster, in denen die Drähte in verschiedenen Teilen
des Fensters unterschiedlich angeordnet sind;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Verlegen von
Heizdrähten
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Fensters, einschließlich einer
endlosen Auflagefläche
in Form einer zylindrischen Trommel;
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7a ist
eine schematische Zeichnung, die die zylindrische Auflagefläche der
Trommel aus 6 als ein flaches Rechteck zeigt,
so dass die ganze Auflagefläche
gleichzeitig gesehen werden kann, und zeigt schematisch, wie Drähte verlegt
werden können,
wenn zwei Fenster gemäß dem Stand
der Technik der in 1 gezeigten Art hergestellt
werden;
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7b ist
die gleiche schematische Darstellung wie in 7a und
zeigt schematisch, wie Drähte
verlegt werden können,
wenn zwei Fenster gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung (2) hergestellt werden.
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1 zeigt
ein bekanntes elektrisch beheiztes Fenster 1, das zur Verwendung
als Windschutzscheibe eines Fahrzeugs geeignet ist. Es enthält einen
Bereich 2, der von einer Anordnung von dünnen, nahe
beieinander liegenden Drähten 3 beheizt
wird. Die Drähte
sind in zwei Heizelementen 4 und 5 angeordnet,
die je zwischen Sammelschienen 6 verlaufen, über die
elektrischer Strom unabhängig
an die beiden Heizelemente geliefert wird.
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Man
wird verstehen, dass, da bei der in dieser Beschreibung beschriebenen
Art von beheizten Fenstern die Heizdrähte sehr nahe beieinander liegen,
es nicht möglich
ist, in den Zeichnungen alle Drähte
darzustellen, die tatsächlich
in solchen Fenstern vorhanden sind. Folglich sollte klar sein, dass
nur ein Bruchteil der Heizdrähte
in den Zeichnungen der vorliegenden Beschreibung dargestellt ist,
und sie sind weiter auseinander liegend gezeigt, als dies tatsächlich der
Fall ist. Um dem Zeichner eine übermäßige Wiederholung
zu ersparen, sind außerdem
dort, wo der von Drähten
bedeckte Bereich relativ groß ist,
in einem Teil des Bereichs keine Drähte eingezeichnet. Stattdessen
wurden gestrichelte Linien verwendet, um das Ausmaß des von
Drähten bedeckten
Bereichs anzuzeigen.
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Das
Fenster 1 hat die allgemeine Form eines Trapezes, mit allgemein
parallelen Kanten 8 und 9 und nicht parallelen
Kanten 10 und 11. Alle diese Kanten sind leicht
gekrümmt.
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Das
Vorsehen eines beheizten Bereichs 2 mit Drähten, die
entlang paralleler, gerader Linien verlaufen, führt dazu, dass der beheizte
Bereich rechteckig ist, und dadurch bleiben zwei allgemein dreieckige
Bereiche 7 unbeheizt. Leider können die geraden, parallelen
Drähte
nicht einfach über
die Bereiche 7 weitergeführt werden, da der Widerstand,
und somit die Länge,
jedes Drahtes 3 nicht übermäßig verändert werden
sollte, wenn eine zufriedenstellende Leistung (d.h. einigermaßen gleichmäßiges Heizen)
erhalten werden soll.
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Bezugnahmen
in der vorliegenden Beschreibung auf die Form einer Linie, entlang
derer ein Heizdraht verläuft
(zum Beispiel "gerade") sind Bezugnahmen
auf die Form der Linie, wenn das Zwischenschichtmaterial teil auf
einer flachen Fläche
angeordnet wird. Wenn ein Zwischenschichtmaterialteil mit Drähten, die
entlang gerader Linien verlaufen, in ein gekrümmtes Fenster eingebaut und
zwischen gekrümmten
Lagen von Verglasungsmaterial angeordnet wird, nehmen die Linien
offensichtlich die Krümmung
des Verglasungsmaterials an, und erscheinen nur an einem bestimmten
Punkt im Fenster absolut gerade, wenn sie an diesem Punkt in einer Richtung
senkrecht zur Oberfläche
des Fensters betrachtet werden.
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Ein
Fenster mit Heizdrähten,
die entlang paralleler, gerader Linien verlaufen (wie in
1 gezeigt), kann
unter Verwendung der aus der
EP
443 691 bekannten Vorrichtung des Stands der Technik zum
Verlegen von Heizdrähten
hergestellt werden.
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2 zeigt
ein elektrisch beheiztes Fenster gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung. Dieses Fenster 20 ist zur Verwendung als
beheizte Fahrzeug-Windschutzscheibe verwendbar und wird von einer Heizeinrichtung
beheizt, die sich über
im Wesentlichen den ganzen durchsichtigen Teil des Fensters erstreckt. Das
Fenster hat lange Kanten 29 und 30 und kurze Kanten 31 und 32,
wobei die langen Kanten im Wesentlichen parallel liegen, so dass
das Fenster die allgemeine Form eines Trapezes aufweist, abgesehen
von der Krümmung
der Kanten. Wenn das Fenster in der für eine Windschutzscheibe üblichen
Ausrichtung installiert ist, bilden die lange Kante 29 die
Oberkante, die lange Kante 30 die Unterkante und die kurzen
Kanten 31, 32 die Seiten der Windschutzscheibe.
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3 ist
ein Querschnitt durch das Fenster 20 entlang der Linie
III-III der 2. Das Fenster weist zwei Lagen
von Flachverglasungsmaterial auf, die gekrümmt sein können, wobei die die Außenfläche 44 des Fensters 20 bildende
Lage als äußere Lage 40 und
die die Innenfläche 47 des Fensters
(d.h. die Oberfläche des
Fensters, die nach der Verglasung zur Innenseite des Gegenstands,
zum Beispiel eines Fahrzeugs, zeigt, das durch das Fenster verglast
werden soll) bildende Lage als innere Lage 41 bezeichnet
ist. Während
die Lagen 40, 41 aus einem beliebigen steifen,
durchsichtigen Flachverglasungsmaterial (zum Beispiel verschiedene Kunststoffe)
bestehen können,
ist Glas ein bevorzugtes Material. Die Lagen haben weitere Oberflächen 45, 46,
die durch eine Lage von Zwischenschichtmaterial 42, das
im fertigen Produkt durchsichtig ist und sich zwischen den Lagen
von Verglasungsmaterial erstreckt, miteinander verbunden werden,
um einen Verbund zu bilden. Die Zwischenschicht besteht im Allgemeinen
aus einem Kunststoffmaterial mit geeigneten physikalischen und chemischen
Eigenschaften, um die Lagen von Verglasungsmaterial miteinander
zu verbinden und dem Produkt die erforderliche Leistungsfähigkeit
für seine
Anwendung zu verleihen, zum Beispiel in Bezug auf die Sicherheit,
optische Leistung usw. Ein geeignetes Zwischenschichtmaterial ist
Polyvinylbutyral ("PVB"), aber es können auch
andere Zwischenschichtmaterialien verwendet werden. Wie oben erwähnt, gibt
es andere Aufbauten von Verbundfenstern, die mehr oder weniger Lagen
verwenden.
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Immer
noch unter Bezugnahme auf 3 ist ein
im Wesentlichen undurchsichtiges Band 43 (in der Fahrzeugverglasungsindustrie
als Abdunklungsband bekannt) um den Umfang einer Fläche der
Lagen, vorzugsweise der Innenfläche 45 der äußeren Lage 40,
angeordnet. Das Abdunklungsband 43 kann die Form einer
gedruckten Beschichtung aufweisen, die aus einer keramischen Tinte
(auf Frittebasis) zusammengesetzt ist. Das Abdunklungsband dient
dazu, den Aufnahmeflansch des Fahrzeugaufbaus zu verdecken, wenn
die Windschutzscheibe in Stellung eingeglast ist; und wenn das Fenster
mit Kleber verglast wird, verdeckt das Band nicht nur den Kleber
und/oder das Dichtmittel, sondern schützt diese auch vor Licht, insbesondere
vor seinem ultravioletten Be standteil. In der vorliegenden Beschreibung
sind Bezugnahmen auf einen durchsichtigen Teil des Fensters Bezugnahmen
auf den nicht vom Abdunklungsband verdeckten Teil. In 3 ist
eine imaginäre
Linie Z-Z gezeigt, die den undurchsichtigen Teil 48 vom
durchsichtigen Teil 49 trennt.
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Vorzugsweise
ist das Abdunklungsband 43 auf der Innenfläche 45 der äußeren Lage 40 angeordnet, da
das Band in dieser Stellung zusätzlich
in der Lage ist, Bauteile, wie zum Beispiel Sammelschienen, vor
der Sicht von außen
zu verdecken, die sich auf einer Umfangsfläche der Zwischenschichtlage 42 befinden.
Aus diesem Grund wurde das Abdunklungsband in 2 weggelassen,
um die Sammelschienen zu zeigen. Wenn das Abdunklungsband auf einer
anderen Oberfläche,
zum Beispiel der Oberfläche 47 angeordnet
ist, kann eine organische Grundierung stattdessen auf die Innenfläche 45 aufgebracht
werden, so dass Bauteile, die sich auf einer Umfangsfläche der
Zwischenschichtlage befinden, nach wie vor verdeckt werden.
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Wieder
unter Bezugnahme auf 2 wird das Fenster 20 von
einer Heizeinrichtung beheizt, die eine Anordnung 21 von
dünnen,
nahe beieinander liegenden Drähten 22 aufweist,
welche auf einer Fläche
einer der Lagen angeordnet sind, vorzugsweise auf der Innenfläche der
Lage aus Zwischenschichtmaterial, obwohl es absolut möglich ist,
die Erfindung mit auf der Außenfläche der
Lage aus Zwischenschichtmaterial oder in der Mitte der Lage angeordneten
Drähten
durchzuführen,
insbesondere wenn es eine Verbundlage ist. Die Erfindung schließt nämlich auch
Fenster ein, bei denen die Drähte
auf einer Fläche
einer der anderen Lagen angeordnet ist, vorausgesetzt, sie sind
ausreichend geschützt.
Die Anordnung kann zwei oder mehr Heizelemente 23, 24 enthalten,
wobei jedes Element seine eigene Stromversorgung aufweist. Diese
Anordnung wird für große Fenster
vorgezogen, da solche Fenster, wenn sie von einer Standard-12 Volt-Fahrzeugstromversorgung mit
Strom versorgt werden, eine große
Menge Strom abziehen. Das Aufteilen der Anordnung in unabhängig versorgte
Elemente reduziert die Last auf den verschiedenen elektrischen Verbindungseinrichtungen,
die Strom an jedes Element liefern; selbstverständlich kann die Anzahl von
Elementen je nach Größe der Windschutzscheibe
verändert
werden.
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Im
Fenster der 2 erstrecken sich die Elemente 23 und 24 zwischen
elektrischen Verbindungseinrichtungen in Form von Sammelschienen.
Dementsprechend gibt es zwei Sammelschienen 25, 26,
die entlang der Oberkante 29 der Windschutzscheibe verlaufen,
und zwei Sammelschienen 27, 28, die entlang der
Unterkante 30 verlaufen. Die Sammelschienen bestehen aus
einem elektrisch leitenden Band, normalerweise einem Metallband,
zum Beispiel Kupferbändern
mit einer Breite von 3 bis 6 mm, vorzugsweise einer Breite von 6
mm, und einer Stärke
zwischen etwa 0,04 und 0,08 mm. Die Bänder sind vorzugsweise mit
einer Oberflächenschicht
aus Zinn oder Zinnbleilegierung (Verhältnis Sn:Pb von 60:40) verzinnt,
um das Kupfer vor Oxidation zu schützen.
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Bei
dieser Windschutzscheibe verlaufen die oberen Sammelschienen 25, 26 um
die oberen Ecken und an den Seiten 31, 32 der
Windschutzscheibe herunter. Die Sammelschienen 25, 26, 27, 28 können mit
beweglichen Zuleitungen 33 durch Löten verbunden werden, ggf.
aus Gründen
der Übersichtlichkeit über eine
kleine Verbinder-Kennzeichnung bekannter Bauart (nicht dargestellt),
und die Zuleitungen haben Abschlüsse 34,
die für
die Verbindung mit einer Spannungsversorgung geeignet sind. Alternativ
können übliche Kabelschuhverbinder
an die Enden der Sammelschienen gelötet werden, und Zuleitungen
können
an den Kabelschuhen befestigt werden. Diese Zuleitungen, Kennzeichnungen,
Abschlüsse
und Verbinder bilden auch elektrischen Verbindungseinrichtungen.
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Die
Drähte
22 sind
vorzugsweise an dem die Sammelschienen
25,
26,
27,
28 bildenden
Band durch Verwendung eines weiteren Stücks von Sammelschienenband
(nicht dargestellt) zur Bildung eines Sandwichs mit den Drähten zwischen
den beiden Bändern
befestigt, wobei eine Fläche
von mindestens einem der Sammelschienenbänder mit einer Oberflächenschicht
aus Lötmaterial
mit niedrigem Schmelzpunkt versehen ist, so dass das Lötmaterial
beim Durchgang durch einen Autoklaven schmilzt, um einen guten elektrischen
Kontakt zwischen dem Sammelschienenband und den Drähten zu
liefern. Eine solche Technik ist aus der
EP 385 791 bekannt.
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Die
Drähte 22 bestehen
vorzugsweise aus Wolfram und haben vorzugsweise eine Dicke von 10–30 μm für eine Nennbetriebsspannung
von 12 Volt; typischerweise kann die Anordnung 21 von Drähten für eine Windschutzscheibe
zwischen 300 und 900 Drähte
aufweisen, je nach der Größe der Windschutzscheibe
und dem verwendeten Abstand zwischen den Drähten. Die Drähte sind
so angeordnet, dass sie entlang divergierender Linien verlaufen,
so dass die Anordnung sich über
im Wesentlichen die Gesamtheit des durchsichtigen Teils 49 (wie
in 3 angezeigt) des Fensters erstreckt. Bei dieser
Fensterform verlaufen die Drähte
entlang von Linien, die in einer Richtung von einer langen Kante
(Oberkante 29) zur anderen, im Allgemeinen parallelen,
langen Kante (Unterkante 30) divergieren. Man kann sagen,
dass die Drähte
sich ausfächern,
und als Ergebnis sind die Drähte
neben den kurzen Kanten 31 und 32 im wesentlichen
parallel zu diesen jeweiligen Kanten. Diese Anordnung von Drähten kann
selbstverständlich
auch als in einer Richtung von der Unterkante 30 zur Oberkante 29 konvergierend
beschrieben werden. In dieser Ausführungsform verlaufen im Wesentlichen alle
in der Anordnung 21 enthaltenen Drähte entlang divergierender
Linien, und wie oben bereits erwähnt,
bietet diese Anordnung eine größere Flexibilität in Be zug
auf die Formen von Windschutzscheiben, die zufriedenstellend verdrahtet
werden können.
Während
bei den meisten Windschutzscheiben der Winkel zwischen den Seiten 31 und 32 im
Bereich zwischen 5° und
20° liegt,
ist es mit dieser Anordnung möglich,
Windschutzscheiben mit extremeren Formen zu verdrahten (wie zum
Beispiel Windschutzscheiben von Rennwagen), bei denen dieser Winkel
mehr als 50° beträgt. Die
Begrenzung hängt
auch von den relativen Proportionen eines Fensters ab, und so können für andere
Arten von Fenstern als Windschutzscheiben andere Werte gelten.
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Es
ist dem Fachmann bekannt dass, wenn ein helles Licht von einer Punktquelle,
wie zum Beispiel einem der Scheinwerfer eines entgegenkommenden
Fahrzeugs, durch eine Windschutzscheibe scheint, die eine Anordnung
von dünnen,
nahe beieinander liegenden, geraden Drähten aufweist, unerwünschte sekundäre optische
Wirkungen auftreten können
(von denen man annimmt, dass sie von Reflexionen von den Drähten stammen),
welche die Sicht des Fahrzeugführers
durch die Windschutzscheibe unterbrechen. Wie es im Stand der Technik üblich ist,
haben die Drähte 22 des
Fensters 20 normalerweise Wellenformen, um diese Wirkungen zu
lindern, zum Beispiel sind sie in einem sinusförmigen Muster gewellt. Es können andere
Muster verwendet werden, wie zum Beispiel ein Zickzackmuster, oder
eine schraubenförmige
Spirale, oder die Wellenformen können
von zufälliger
Art sein.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines elektrisch beheizten Fensters gemäß der Erfindung, bei der einige
der Drähte
entlang divergierender Linien verlaufen, während andere Drähte entlang
von im wesentlichen parallelen, geraden Linien verlaufen. Diese
Ausführungsform
ist auch besonders geeignet für
die Verwendung als Windschutzscheibe eines Fahrzeugs. Viele Aspekte
dieses Fensters 50 sind die gleichen oder ähnlich wie
die entsprechenden Aspekte des im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform
beschriebenen Fensters 20 (2 und 3),
und daher werden diese Aspekte hier nicht weiter beschrieben. Zu
diesen Aspekten gehören
die Zusammensetzung des Fensters, d.h. aus Lagen von Verglasungsmaterial
und Zwischenschichtmaterial; Verwendung und Einzelheiten eines beliebigen
Abdunklungsbands; und die Materialien, die für die Drähte, Sammelschienen und ihre
Verbindung verwendet werden.
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Das
Fenster 50 weist auch eine Anordnung 51 von dünnen, nahe
beieinander liegenden Drähten 22 auf,
aber die Anordnung unterscheidet sich von derjenigen des in 2 gezeigten
Fensters 20 dadurch, dass sie in der bevorzugten Version
der dargestellten Ausführungsform
eine zentrale Gruppe 55 von Drähten aufweist, die entlang
im Wesentlichen paralleler, gerader Linien verlaufen. Neben dieser
Gruppe 55 von Drähten, und
beidseitig von ihr, befinden sich weitere Gruppen von Drähten 56 bzw. 57,
die entlang divergierender Linien verlaufen, so dass die Anordnung 51 sich über im Wesentlichen
den ganzen durchsichtigen Teil des Fensters erstreckt. Der Vorteil
der Verwendung von entlang gerader Linien verlaufenden Drähten für einen
Teil des Fensters, in dem seine Form es erlaubt, steht in Zusammenhang
mit der für
die Herstellung des Fensters benötigten
Zeit und wird im Zusammenhang mit der nachfolgenden 6 erklärt werden.
Auch in 4 ist die Anordnung 51 in
zwei Heizelemente 53 und 54 aufgeteilt.
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In
beiden oben beschriebenen Ausführungsformen
ist es wichtig zu gewährleisten,
dass die für
ein Fenster gewählte,
besondere Anordnung von divergierenden Drähten über den beheizten Bereich zumindest eine
einigermaßen
gleichmäßige Heizwirkung
liefert (gemessen zum Beispiel als Heizleistungsdichte). Vorzugsweise
sollte das Verhältnis
der maximalen Heizleistungsdichte zur minimalen Heizleistungsdichte,
gemessen an verschiedenen Stellen auf dem Fenster, weniger als 2,0,
noch bevorzug ter weniger als 1,5, und am bevorzugtesten weniger
als 1,3 betragen. Unter der Annahme, dass die Speisespannung fest
ist, hängt
die Heizleistungsdichte vom Widerstand der Drähte (der wiederum von ihrer
Dicke und ihrer Länge
abhängt)
und dem Abstand der Drähte
ab, und wird auch von dem Grad der Wellung der Drähte beeinflusst.
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Für eine zufriedenstellende
Leistung sollte der maximale Abstand der meisten Drähte im durchsichtigen
Teil einer Windschutzscheibe 10 mm nicht überschreiten, vorzugsweise
ist er geringer als 5 mm, und es kann wünschenswert sein, den Abstand
auf 3 mm oder weniger zu halten, besonders in kritischen Bereichen wie
dem primären
Sichtbereich. Benachbarte Drähte
sollten einander nicht berühren,
daher wird der Mindestabstand von der Genauigkeit, mit der Drähte beim
Verlegen positioniert werden können,
und von dem verwendeten Wellungsgrad bestimmt. Die Anzahl von Drähten, die
in der Anordnung für
eine bestimmte Windschutzscheibe enthalten sein sollen, wird unter
Berücksichtigung
des gewünschten
Drahtabstands gewählt;
es ist klar, dass der Abstand aufgrund der Divergenz der Drähte die
Neigung hat, zur Unterseite der Windschutzscheibe hin größer zu sein
als zur Oberseite hin. Es gibt daher eine entsprechende Neigung
der Heizleistungsdichte, zu den unteren Ecken der Windschutzscheibe
hin abzunehmen.
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Eine
Veränderung
in der Heizwirkung wird auch durch eine Veränderung der Länge (und
somit des Widerstands) der Drähte
verursacht. Einer der Vorteile der spezifischen Ausführungsformen
der Erfindung ist es, dass aufgrund der Verringerung des Sammelschienenabstands
die Drähte
in den Bereichen neben den Seiten 31, 32 des Fensters
kürzer
sind (und somit im Betrieb warmer werden), wo der maximale Abstand
die Neigung hat, größer zu sein.
Die Wirkungen der Veränderung
in Abstand und Länge
kompensieren daher einander in diesem Fall in einem gewissen Ausmaß. Vorzugsweise
beträgt
der Widerstand der kürzeren
Drähte mindestens
50 % der längeren
Drähte,
noch bevorzugter beträgt
er mindestens 70 %, und wenn eine besondere Gleichmäßigkeit
der Heizung erforderlich ist, beträgt er mindestens 80 %.
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Die
Positionierung der Sammelschienen auf einem Fenster wird aber auch
von der Form des Fensters und der Stelle beeinträchtigt, an der die elektrischen
Verbindungen erfolgen sollen. Aus diesem Grund, und auch zur Gewährleistung
einer einigermaßen
gleichmäßigen Heizwirkung
in Windschutzscheiben mit extremen Formen, ist es wünschenswert, über eine
weitere Technik zu verfügen,
mit der die Wirkung des Drahtabstands auf die Heizleistungsdichte
kompensiert werden kann.
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Während der
Entwicklung der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass
die Veränderung des
Wellungsgrads in den Drähten
eine solche Technik liefert. Während
das Vorhandensein eines kleinen Wellungsgrads wünschenswert ist, um ungünstige optische
Wirkungen zu lindern, kann der Wellungsgrad über diesem Mindestniveau anscheinend
ohne weitere optische Wirkung verändert werden. Diese Entdeckung kann
auf verschiedene Weise genutzt werden; zum Beispiel kann sie verwendet
werden, um den Widerstand eines Drahts zu erhöhen, der sonst zu heiß werden
würde.
Durch eine stärkere
Wellung eines solchen Drahts wird seine tatsächliche Länge vergrößert, obwohl er immer noch über den
gleiche Sammelschienenabstand verläuft. Zudem kann der Wellungsgrad
verwendet werden, um den Wärmeausstoß eines
Drahts zu einem Ende hin vorzuspannen, obwohl der im Draht fließende Strom
natürlich
entlang seiner Länge
konstant ist. Wenn der Draht nur zu einem Ende hin stärker gewellt
ist, zum Beispiel, wo er aufgrund der Divergenz einen größeren Abstand
zum benachbarten Draht hat, ist der Wärmeausstoß zu diesem Ende hin entsprechend
größer.
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Die 5a und 5b zeigen
mögliche
Wege, wie der Wellungsgrad variiert werden kann. In 5a ist
ein kreisförmiger
Bereich 60 einer Drahtanordnung in vergrößertem Maßstab gezeigt.
Die Drähte 62 verlaufen
entlang divergierender Linien 61, die örtlich einen Zwischenraumabstand
aufweisen, der mit dem Pfeil M bezeichnet ist, und die stark gewellt
sind. Der Bereich 60 kann zum Beispiel aus einer unteren
Ecke einer Windschutzscheibe stammen, wo die Drähte aufgrund der Divergenz
einen größeren Abstand
aufweisen. In 5b, die im gleichen Maßstab vergrößert ist
wie 5a, ist ein anderer kreisförmiger Bereich 63 von
Drähten
gezeigt. Der Bereich 63 stammt von einem anderen Teil der
Anordnung und kann zum Beispiel aus einer oberen Ecke einer Windschutzscheibe
sein. In 5b verlaufen die Drähte 65 entlang
divergierender Linien 64, die einen kleineren Abstand aufweisen,
der durch den Pfeil N bezeichnet ist, und sie sind nur leicht gewellt. Trotz
des Unterschieds im Drahtabstand kann die Heizleistungsdichte aufgrund
der stärkeren
Wellung im Bereich 60 in den beiden Bereichen in etwa die
gleiche sein. Tatsächlich
können
die Drähte 65 und 62 sogar
die gleichen Drähte
an verschiedenen Punkten entlang ihrer Länge sein, in welchem Fall diese
Figuren zeigen, wie der Wellungsgrad entlang der Länge einzelner
Drähte
variieren kann.
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Der
Wellungsgrad in einem bestimmten Draht kann praktischerweise quantifiziert
werden, indem er als die Differenz zwischen der Länge des
Drahts im geraden Zustand (d.h. vor dem Wellen) und der (kürzeren) Länge ausgedrückt wird, über die
er sich nach dem Wellen erstreckt, geteilt durch diese letztere
Länge,
und durch Angabe des Verhältnisses
als Prozentsatz, d.h.:
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Wenn
er so ausgedrückt
wird, kann der Wellungsgrad zwischen einem minimalen merkbaren Niveau, z.B.
1 %, oder möglicherweise
einem höheren
Niveau, wie z.B. 3 % oder 5 %, und einem Maximum variieren, das
in der Praxis durch die Fähigkeit
bestimmt wird, den stark gewellten Draht während des Verlegens des Drahts
zu steuern, z.B. 100 %, vorzugsweise 50 %, und bestimmt 30 %.
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6 zeigt
eine Vorrichtung 90 zum Verlegen von Heizdrähten entlang
gerader oder divergierender Linien in verschiedenen Konfigurationen,
so dass die Drahtanordnung sich im fertigen Fenster über im Wesentlichen
den ganzen durchsichtigen Teil eines Fensters erstreckt, wie oben
beschrieben. Die Vorrichtung enthält einen Sockel 105,
einen Drahtverlegungskopf 95 und eine endlose Auflagefläche 91 für das Stück oder die
Stücke
von Zwischenschichtmaterial 92 ("die Zwischenschicht"). Die Auflagefläche 91 wird von der
gekrümmten
Oberfläche
einer zylindrischen Trommel 93 geliefert, die in der Richtung
des Pfeils Y um eine Drehachse gedreht werden kann, die durch die
gestrichelte Linie X-X dargestellt ist. Die Trommel 93 wird über den Gurt 106 von
einem (nicht dargestellten) Motor innerhalb des Sockels 105 angetrieben.
Die Auflagefläche 91 kann
gelocht sein, und der innere Luftdruck der Trommel 93 kann
reduziert sein, um die Zwischenschicht mit ihr in Kontakt zu halten.
Das Innere der Trommel kann zum Beispiel mit einer äußeren Saugeinrichtung
verbunden sein.
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Die
bevorzugte Art, eine relative Bewegung zwischen der Auflagefläche 91 und
dem Drahtverlegungskopf 95 zu liefern, ist es, den letzteren
für eine
gleitende Bewegung entlang eines oder mehrerer länglicher Glieder zu montieren,
die sich in einer Richtung parallel zur Achse X-X erstrecken. Wie
in 6 gezeigt, besteht das längliche Glied aus zwei Schienen 94,
die sich parallel zur Achse X-X erstrecken und zu einer Seite der
Trom mel 93 verschoben sind. Andere Maßnahmen zum Liefern einer Translationsbewegung
des Drahtverlegungskopfes sind möglich.
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Der
Drahtverlegungskopf 95 weist Vorrichtungen für die Zufuhr
von Draht und für
sein Verlegen auf der Zwischenschicht 92 auf. Draht wird
von einer Drahtspule 99 geliefert, die zusätzlich mit
einer Einrichtung zum Abwickeln des Drahts über Drahtführungseinrichtungen wie zum
Beispiel Riemenscheiben oder Ösen 100 versehen
sein kann, und wird mit Hilfe einer Verlegerolle 96 mit
der Zwischenschicht in Kontakt gebracht. Die Spule und die Drahtführungseinrichtung
sind so angeordnet, dass sie dem Draht eine leichte Spannung verleihen, was
dazu beiträgt,
den Draht korrekt gefädelt
und unter Kontrolle zu halten.
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Vorzugsweise
weist der Drahtverlegungskopf auch Mittel auf, um dem Draht Wellenformen
zu verleihen, die verwendet werden, wenn eine Zwischenschicht für eine Windschutzscheibe
verdrahtet wird, zum Beispiel ineinandergreifende Ritzel oder Kegelräder 101, 102,
durch die hindurch der Draht zugeführt wird, um ihn zu wellen.
Die Drahtführung,
Wellungszahnräder
und Verlegerolle sind alle auf einem Arm 107 angebracht,
wobei die Wellungszahnräder
am Arm über
einen Hilfsrahmen 108 und die Verlegerolle über ein
schwenkbares Verbindungsglied 109 montiert sind. Es können andere
Wellungszahnräder
mit anderen Zahngrößen verwendet
werden, um unterschiedliche ursprüngliche Wellungsgrade zu erhalten.
Da der Draht auch vorzugsweise unter einer leichten Spannung gehalten
wird, wenn er vom Verdrahtungskopf auf die Trommel übergeht,
kann außerdem
ein Teil der Wellung aus dem Draht herausgezogen werden. Durch Veränderung
der Spannung kann der Wellungsgrad somit während des Durchlaufs verändert werden.
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Eine
bevorzugte Art zu gewährleisten,
dass der Draht an der Zwischenschicht haftet, nachdem er mit ihr
in Kontakt gebracht wurde, ist das Erwärmen des Drahts, da die Zwischenschicht
im warmen Zustand klebrig wird, wodurch der warme Draht die Neigung
hat, an der Zwischenschicht zu haften. Ein bevorzugtes Verfahren,
den Draht zu erwärmen,
ist es, einen elektrischen Strom durch ihn zu führen, daher weist der Verdrahtungskopf
vorzugsweise Mittel zum Anlegen einer Spannung über eine Drahtlänge nahe
der Stelle auf, an der er mit der Zwischenschicht in Kontakt gebracht
wird. Eine praktische Art, dies zu erreichen, ist es, über mit
einer Spannungsquelle (nicht dargestellt) verbundene, elektrische
Zuleitungen 103, 104 eine Spannung zwischen der
Verlegerolle 96 und den Wellungszahnrädern 101, 102 anzulegen.
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Die
Verlegerolle 96 ist um eine Achse 110 drehbar,
die durch ihre Mitte verläuft,
so dass sie über
die Zwischenschicht rollen kann, während sie den warmen Draht
in die Oberfläche
der Zwischenschicht presst. Um sich Änderungen in der Richtung der
divergierenden Linien, entlang derer der Draht verlegt wird, anzupassen,
können
die Verlegerolle und ein Teil des Arms 107 auch um eine
zweite Achse im Wesentlichen im rechten Winkel zur Drehachse der
Verlegerolle geschwenkt werden. Solch eine zweite Achse ist durch
die Linie V-V in 6 angezeigt, und der Pfeil W
zeigt die Schwenkrichtung. Die Achse V-V, um die die Rolle, das
Verbindungsglied und der Arm geschwenkt werden können, ist vorzugsweise im Wesentlichen
im rechten Winkel zu einer Tangente der Auflagefläche 91,
gesehen an dem Punkt, an dem die Verlegerolle 96 mit ihr
(oder mit der Zwischenschicht) in Kontakt gelangt, ausgerichtet.
Als Alternative zum Schwenken der Verlegerolle und eines Teils oder
des ganzen Drahtverlegungskopfes 95 können nur die Verlegerolle 96 und
ihr Montageverbindungsglied 109 einzeln geschwenkt werden.
In diesem Fall wird die Schwenkachse zur Verlegerolle verschoben,
um durch den Kontaktpunkt zwischen der Verlegerolle und der Zwischenschicht
auf der Auflagefläche
zu verlaufen, und eine zweite Drahtführungseinrichtung (nicht dargestellt)
kann neben der Verlegerolle vorgesehen werden, um dazu beizu tragen,
den Draht auf der Verlegerolle in Stellung zu halten, wenn letztere
schwenkt.
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Der
Drahtverlegungskopf
95 enthält auch eine Antriebseinrichtung
97,
zum Beispiel einen elektrischen Motor, um den Drahtverlegungskopf
entlang von Schienen
94 in einer gleitenden Hin- und Herbewegung
vor und zurück
anzutreiben, wie durch den Pfeil U angezeigt ist. Diese Hin- und
Herbewegung erfolgt zusätzlich zu
einer Vorschubrichtung, die durch den Pfeil T angezeigt ist, in
anderen Worten ist die Antriebseinrichtung in der Lage, den Drahtverlegungskopf
von einem Ende der Trommel zum anderen zu bewegen und ihn außerdem während einer
solchen Vorwärtsbewegung
hin- und herzubewegen. Die verschiedenen Bewegungen, die die Antriebseinrichtung
97 durchführen kann,
werden von einer Steuereinrichtung
98 gesteuert, die vorzugsweise
eine NC-Steuereinrichtung (numerische Steuerung) ist, und die die
Hin- und Herbewegung des Drahtverlegungskopfes mit der Drehung der
Trommel koordiniert. Weitere Einzelheiten der bekannten Aspekte
dieser Vorrichtung sind aus der
EP
443 691 entnehmbar.
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Obwohl
nur ein Zwischenschichtteil 92 in 6 zu sehen
ist, ist es wünschenswert,
zwei oder mehr Teile zugleich verdrahten zu können.
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7 zeigt zwei Wege, dies zu tun; in 7a ist
eine Anordnung gezeigt, um zwei Zwischenschichtteile 12 zur
Herstellung des Fensters gemäß dem Stand
der Technik aus 1 zu verdrahten, während 7b eine
Anordnung zur Herstellung des Fensters aus 2 zeigt.
In beiden Fällen
wurde die endlose Auflagefläche 91 der
Trommel 93 als ein Rechteck dargestellt, als ob die Fläche aufgeschnitten
und flach ausgelegt wäre.
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Bei
der Herstellung von Fenstern gemäß dem Stand
der Technik (wie in 1 gezeigt) ist ein wichtiger Gesichtspunkt,
dass Raum auf der Trommeloberfläche
eingespart wird, und daher werden die Zwischenschichtteile 12 auf
der Trommel so angeordnet, dass die Krümmung aller allgemein parallelen,
langen Kanten 8, 9 in die gleiche Richtung weist.
Dadurch können
die Zwischenschichtteile so nahe wie möglich beieinander angeordnet
werden, wodurch die Größe der Zwischenschichtteile,
die paarweise auf einer gegebenen Trommel verdrahtet werden können, maximiert
werden kann.
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Während diese
Anordnung von Zwischenschichtteilen die Nutzung des Bereichs der
Auflagefläche
optimiert, ist es jedoch schwieriger, zu verdrahten, wenn die Drähte entlang
divergierender Linien verlaufen, die im Allgemeinen parallel zu
den kurzen Kanten 31, 32 der Teile sind, da der
Draht in dem Bereich zwischen den beiden Zwischenschichtteilen um
zwei scharfe Ecken verlaufen müsste,
um für
das nächste
Teil wieder ausgerichtet zu werden. Daher kann eine andere Anordnung
der Zwischenschichtteile vorgesehen werden, die es ermöglicht,
die Verdrahtung schneller und zuverlässiger durchzuführen, obwohl
man, da sie den Raum auf der Auflagefläche nicht so wirksam nutzt,
erst zögern
könnte,
sie in Betracht zu ziehen.
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7b zeigt
eine Anordnung von Zwischenschichtteilen 92 auf der Auflagefläche 91,
die verwendet werden kann, wenn die Teile für die Herstellung einer Windschutzscheibe
wie in 2 dargestellt bestimmt sind. Die längeren Kanten 30 der
beiden parallelen Kanten jedes der beiden Zwischenschichtteile werden
nebeneinander angeordnet, so dass die beiden Teile sich in einem
entgegengesetzten Verhältnis
mit im Wesentlichen einer Spiegelsymmetrie um eine Linie befinden,
die in der Mitte zwischen den beiden längeren Kanten verläuft. Wie
in 7b zu sehen, treffen sich die Linien, entlang
derer die Drähte 22 verlegt
werden, zwi schen den Zwischenschichtteilen, wodurch es dem Drahtverlegungskopf 95 ermöglicht wird,
direkt von einem Zwischenschichtteil zum anderen überzugehen,
ohne um scharfe Ecken zu drehen. Die gleiche Anordnung kann verwendet
werden, um das Fenster der 4 herzustellen.
Wenn die Auflagefläche
groß genug
ist, kann die Anzahl von Teilen selbstverständlich auf vier oder sogar
noch mehr erhöht
werden.
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Die
Herstellung eines beheizten Fensters gemäß der Erfindung, einschließlich des
Betriebs der Verdrahtungsvorrichtung 90, wird nun mit besonderer
Betonung der neuen Gesichtspunkte beschrieben.
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Ein
Zwischenschichtteil, das auf die geeignete Form und Größe für das herzustellende
Fenster zurechtgeschnitten wurde, wird auf eine waagrechte Fläche in einer
sauberen Umgebung gelegt. Längen
von verzinntem Kupferband werden in Stellung auf der Zwischenschicht
angeordnet, um als Teil der Sammelschienen zu dienen, und an Ort
und Stelle befestigt. Das Zwischenschichtteil wird dann auf die
endlose Auflagefläche
91 der
Verdrahtungsvorrichtung
90 gebracht und mit Hilfe von üblichen
Mitteln an Ort und Stelle befestigt, wie aus der
EP 443 691 bekannt ist. Ein zweites
Zwischenschichtteil kann in gleicher Weise wie oben beschrieben
auf der Trommel angeordnet werden.
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Während des
Verlegens von Draht dreht sich die Trommel
93, und der
Drahtverlegungskopf
95 bewegt sich entlang der Schienen
94 vorwärts, wie
aus der
EP 443 691 bekannt.
Zusätzlich
wird eine Hin- und Herbewegung des Drahtverlegungskopfes entlang
der Schienen
94 mit der Drehung der Trommel koordiniert.
Der Kopf kann eine ganze Zahl von Hin- und Herbewegungen für jede Drehung der Trommel
ausführen,
so dass nach jeder vollständigen
Drehung der Trommel der Drahtverlegungskopf fast, aber nicht ganz
in seine Ursprungstellung zurückkommt,
wobei der Unterschied gleich dem Abstand von aufeinanderfolgenden
Drahtwin dungen auf der Trommel ist. Wenn die Trommel zwei Zwischenschichtteile
für eine
Windschutzscheibe wie in
7b gezeigt
hält, wird
die Bewegung des Drahtverlegungskopfes mit der Drehung der Trommel
synchronisiert, so dass der Drahtverlegungskopf für jede Drehung
der Trommel eine Hin- und Herbewegung durchführt. Die Kombination der Drehung
der Trommel mit der Bewegung des Drahtverlegungskopfes führt dazu,
dass der Draht entlang divergierender Linien auf dem Zwischenschichtteil
verlegt wird, so dass die Anordnung sich im fertigen Fenster über im Wesentlichen
den ganzen durchsichtigen Teil des Fensters erstreckt. Ein Drahtbund wird
auf der Trommel aufgebaut, aber anders als im Verfahren gemäß dem Stand
der Technik ist es kein gewendelter Drahtbund, da jede Windung des
Drahtbunds durch die Hin- und
Herbewegung des Drahtverlegungskopfes aus einer Spiralform verwunden
wird.
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Die
Weite der Hin- und Herbewegung wird gemäß der Stellung des Drahtverlegungskopfes 95 entlang der
Schienen 94 verändert.
Für eine
Windschutzscheibe ist die Weite am größten, wenn der Drahtverlegungskopf
sich an einem der Enden seines Wegs entlang der Schienen befindet,
und in der Mitte des Wegs am kleinsten. Wenn die Windschutzscheibe
einen oder mehr Drähte
haben soll, die entlang einer geraden Linie verlegt werden, wie
zum Beispiel entlang oder parallel zu seiner Mittellinie (d.h. seiner
Spiegelsymmetrieachse), bewegt sich der Drahtverlegungskopf während des
Verlegens dieser Drähte
nämlich
gar nicht hin und her; er bewegt sich nur vorwärts, um die Drähte mit
Abstand zu versehen. Solche Drähte
werden im Wesentlichen parallel zu den Kanten der Trommel verlegt,
unter Berücksichtigung
der leichten Schräge
aufgrund der Vorwärtsbewegung
des Drahtverlegungskopfes.
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Der
Drahtverlegungskopf bewegt sich auch beim Verlegen der parallelen
Drähte
in der zweiten Ausführungsform
der Erfindung (wie sie in 4 gezeigt
ist), d.h. der Drähte
in der zentralen Gruppe 55, nicht hin und her. Eine Hin-
und Herbewegung tritt nur während
des Verlegens der Drähte
in den Gruppen 56 und 57 auf, die entlang divergierender
Linien verlegt werden. Es ist möglich,
die Verdrahtungsmaschine schneller laufen zu lassen (zum Beispiel
mit einer größeren Anzahl
von Drehungen der Trommel pro Minute), wenn der Drahtverlegungskopf
sich nicht hin und her bewegt, und daher hat die Ausführungsform
der 4 den Vorteil, dass sie schneller gemacht werden
kann.
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Wenn
ein Fenster hergestellt werden soll, das mehrer Gruppen von Drähten enthält, die
entlang paralleler, gerader Linien verlaufen, während andere Gruppen von Drähten entlang
divergierender Linien zwischen oder neben den Gruppen mit geraden
Drähten
verlegt werden, wäre
es notwendig, dass der Drahtverlegungskopf sich während des
Verlegens aller Drähte
mit Ausnahme derjenigen hin und her bewegt, die im Wesentlichen
parallel zu den Kanten der Trommel verlaufen. Da die Gesamtzahl
von unterschiedlich ausgerichteten Linien, entlang derer die Drähte verlegt
werden, im Vergleich mit dem Fenster der 2, in der
jede Linie anders ausgerichtet ist, aber immer noch verringert ist,
ist die Programmierung der Steuereinrichtung vereinfacht.
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Die
Geschwindigkeit, mit der der Drahtverlegungskopf entlang der Schienen
gleitet, während
er sich beim Verdrahten eines Zwischenschichtteils hin und her bewegt,
variiert gemäß der Weite
der Hin- und Herbewegung für
einen gegebenen Drehgrad der Trommel. Wenn die Weite größer ist,
muss der Drahtverlegungskopf sich pro Hin- und Herbewegung über eine
größere Entfernung
entlang der Schienen bewegen, und so gleitet er mit einer entsprechend
größeren Geschwindigkeit.
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Einer
der Vorteile dieses Verfahrens ist es, dass man Zwischenschichtteile
schnell und daher wirtschaftlich verdrahten kann. Obwohl genaue
Zei ten variieren, zum Beispiel gemäß der Anzahl von Drähten im hergestellt
werdenden Fenster, beträgt
die Zeit zur Verdrahtung eines oder zweier Zwischenschichtteile
(d.h. der Anzahl von Teilen, die zusammen auf die Auflagefläche gebracht
werden können)
weniger als 3 Stunden, und kann weniger als 2 Stunden oder sogar
weniger als 1 Stunde betragen.
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Wenn
die Verdrahtung vollständig
ist, wird das (werden die) Zwischenschichtteil(e) von der Trommel genommen
und wieder flach auf eine waagrechte Oberfläche gelegt. Weitere Längen von
verzinntem Kupferband werden über
die vorher positionierten Bänder
gelegt, wo die Drähte
sie queren, und in Stellung verlötet, so
dass die Sammelschiene in dem Bereich, in dem die Drähte mit
den Sammelschienen in Kontakt gelangen, einen Zweischicht- oder "Sandwich"-Aufbau hat, wie
von der
EP 385 791 gelehrt
wird.
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Das
Fenster wird vervollständigt
durch die Ausführung
bekannter Schritte, die daher nur kurz beschrieben werden. Weitere
elektrische Verbindungseinrichtungen (zum Beispiel bewegliche Zuleitungen,
Verbinder usw.) werden befestigt, und der verdrahtete Zwischenschichtteil
wird zwischen komplementären
gekrümmten Lagen
von Verglasungsmaterial angeordnet. Dann wird der Anordnung Luft
entzogen, und sie wird in einem Autoklaven hoher Temperatur und
Druck ausgesetzt, so dass das Zwischenschichtmaterial die Lagen
von Verglasungsmaterial aneinander befestigt. Wenn vorher ein Lötmaterial
mit niedrigem Schmelzpunkt auf die Längen von Sammelschienenbändern aufgebracht
wurde, schmilzt dieses im Autoklaven und gewährleistet eine gute elektrische
Verbindung zwischen den Drähten
und der Sammelschiene.
