DE3841989A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung gebogener und vorgespannter autoglasscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gebogener und vorgespannter Autoglasscheiben, bei dem die Glasscheiben in einem Horizontal-Durchlaufofen auf Biegetemperatur erwärmt, nach Erreichen der Biegetemperatur in horizontaler Lage zwischen einer oberen vollflächigen Biegeform und einer unteren mehrteiligen Rahmenbiegeform unter Verschwenken wenigstens eines Seitenteils der Rahmenbiegeform in die gewünschte Form gebogen, mit Hilfe eines der Form der gebogenen Glasscheibe entsprechenden Tragrahmens in die Vorspannstation verbracht und dort unter Abstützung durch den Tragrahmen durch Aufblasen von Kühlluft vorgespannt werden.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der US-PS 46 61 141 bekannt. Der Einsatz von mehrteiligen Rahmenbiegeformen hat sich als notwendig erwiesen, wenn Glasscheiben mit starken Biegungen hergestellt werden sollen. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Glasscheibe nach erfolgter Biegung durch Saugwirkung an der oberen Biegeform festgehalten. Die untere mehrteilige Biegeform wird abgesenkt und seitlich aus der Biegestation herausgefahren. Sodann wird die Glasscheibe von einem der Form der gebogenen Glasscheibe entsprechenden einteiligen Tragrahmen übernommen und auf diesem Tragrahmen in die Vorspannstation verbracht. Während des Vorspannvorgangs durch Aufblasen der Kühlluft ist die Glasscheibe durch den einteiligen starren Tragrahmen entlang ihrem gesamten Umfang abgestützt.

Dieses bekannte Verfahren läßt sich unter gewissen Bedingungen in vereinfachter Form auch so führen, daß man die mehrteilige untere Biegeform gleichzeitig als Tragrahmen für die Überführung der gebogenen Glasscheibe in die Vorspannstation benutzt. Dadurch wird der gesamte Herstellungszyklus abgekürzt und die Vorrichtung insgesamt vereinfacht.

Diese zuletzt genannte Abwandlung des bekannten Verfahrens zum Biegen und Vorspannen unter Verwendung von nur einer Rahmenbiegeform, die gleichzeitig als mehrteilige Biegeform und als Tragrahmen beim Vorspannen der Glasscheibe dient, stößt jedoch an seine Grenzen bei der Herstellung von Glasscheiben mit stark abgebogenen Endbereichen. In diesen Fällen treten in der Randzone der stark abgebogenen Endbereiche kurzwellige Deformationen und dementsprechende optische Störungen auf. Diese kurzwelligen Deformationen gehen anscheinend sowohl auf Einflüsse der Biegewerkzeuge als auch auf die Art der Kühlung in der Vorspannstation zurück und lassen sich durch Änderung der üblichen Verfahrensparameter im Rahmen der bekannten Maßnahmen nicht beheben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Herstellung von Autoglasscheiben mit einem oder mehreren stark abgebogenen Endbereichen mit einwandfreier optischer Qualität, das heißt ohne unerwünschte Deformationen der Glasscheibe, ermöglicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß zur Erzeugung wenigstens eines verhältnismäßig stark verformten Endbereichs der Glasscheibe der diesen Endbereich verformende schwenkbare Seitenteil der Rahmenbiegeform wenigstens auf Teilen der Biegefläche mit einer Auflage aus einem elastisch nachgiebigen filzähnlichen Material aus hitzebeständigen Fasern versehen wird, und daß beim Vorspannen der Glasscheibe dieser mit dem filzähnlichen Material versehene Seitenteil der Biegeform unter Freigabe der Glasscheibe in diesem Bereich zurückgeschwenkt wird, wobei die Formhaltigkeit durch die infolge der starken Formgebung erhöhte Steifigkeit der Glasscheibe sichergestellt ist.

Durch die Belegung der Biegefläche des schwenkbaren Seitenteils mit dem elastisch nachgiebigen filzähnlichen Material erfolgt eine ausgleichende Wirkung des Kräfteangriffs, das heißt, die verhältnismäßig dicke Schicht des filzähnlichen Materials sorgt für einen gleichmäßigen Angriff der Biegekräfte auf der gesamten Kontaktfläche. Die bei starken Biegungen unvermeidlich auftretenden leichten Verwerfungen in der Randzone, die bei starren Biegeflächen zu einer lokalen Einwirkung der Kräfte führen, haben dann nicht mehr die beschriebenen nachteiligen Auswirkungen, wenn durch den elastisch nachgiebigen Belag lokale Kraftspitzen vermieden werden. Durch den filzartigen Belag der Klappecken der Rahmenbiegeform wird der Randbereich der Glasscheibe auf sanfte Weise mit einer gleichmäßig einwirkenden Kraft gegen die konvexe vollflächige Biegeform angedrückt, und die Glasscheibe ist völlig frei von den geschilderten Störungen. Gleichzeitig gehört jedoch zu den erfindungsgemäßen Maßnahmen, daß bei Beginn des eigentlichen Vorspannvorgangs, wenn die gebogene Glasscheibe mit Hilfe der rahmenförmigen Biegeform in die Vorspannstation überführt worden ist, der verschwenkbare Rahmenteil zurückgeschwenkt wird und die Glasscheibe freigibt, so daß sie unbehindert der Kühlluft ausgesetzt wird. Der abgebogene Endbereich der Glasscheibe erfährt infolgedessen beim Aufblasen der Kühlluft keine mechanische Abstützung mehr. Durch die starke Verformung im Endbereich hat jedoch die Glasscheibe in diesem Bereich eine erhöhte Steifigkeit angenommen, die ausreicht, um jede Formänderung der Glasscheibe während des Vorspannprozesses zu vermeiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet also die Herstellung von Glasscheiben mit stark gebogenen Seitenbereichen mit nur einer einzigen Rahmenform, die sowohl als Biegeform als auch als Tragrahmen für den Transport der gebogenen Glasscheibe in die Vorspannstation dient, so daß verhältnismäßig kurze Biegezyklen erreichbar sind.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kommen für die elastisch nachgiebige Abdeckung der verschwenkbaren Teile der Biegeform filzähnliche Materialien aus Metallfasern, insbesondere filzähnliche Materialien aus Fasern einer Nickel-Chrom-Legierung, zum Einsatz, wobei diese Materialien zur Erreichung der erforderlichen Elastizität und Nachgiebigkeit eine Porosität von wenigstens 70% aufweisen sollen.

Grundsätzlich spielt es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Rolle, auf welche Weise und mit welchen Mitteln die auf Biegetemperatur erwärmte Glasscheibe zwischen die Biegeformen verbracht wird. Hierzu bieten sich aus dem Stand der Technik die unterschiedlichsten Verfahren an. Beispielsweise kann man die Glasscheibe am Ende des Rollenofens mit einer Saugplatte anheben und auf die untere Rahmenbiegeform auflegen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Transportrollenbahn bis in die Biegestation hinein fortzusetzen, die obere Biegeform heb- und senkbar anzuordnen und als Saugform auszubilden, und die Glasscheibe mit dieser Saug-Biegeform von der Rollenbahn abzuheben. Ferner ist es möglich, die Glasscheibe in der Biegestation durch einen aufwärts strömenden heißen Gasstrom von den Transportrollen abzuheben und an die obere Biegeform anzulegen, oder zum Anheben der Glasscheibe gegen die obere Biegeform einen unter die Transportebene absenkbaren Ring zu verwenden, der nach dem Ergreifen der Glasscheibe durch die mit einer Saugfläche versehene Biegeform wieder unter die Transportebene abgesenkt wird.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Autoglasscheibe mit einem stark abgebogenen Endbereich, für deren Herstellung sich das erfindungsgemäße Verfahren eignet;

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Autoglasscheibe mit den typischen Formfehlern, wenn sie nach dem gattungsgemäßen Verfahren nach dem Stand der Technik hergestellt wird;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Biege- und Vorspannanlage im Zeitpunkt des Biegevorgangs;

Fig. 4 die in Fig. 3 dargestellte Anlage im Zeitpunkt des Transports der gebogenen Glasscheibe in die Vorspannstation;

Fig. 5 die in Fig. 3 dargestellte Anlage im Zeitpunkt des Vorspannvorgangs;

Fig. 6 eine erfindungsgemäß ausgebildete mehrteilige untere Rahmenbiegeform, und

Fig. 7 einen Ausschnitt aus Fig. 6 in vergrößerter Darstellung.

In Fig. 1 ist als Beispiel eine Form der Glasscheibe 1 dargestellt, für deren Herstellung sich das erfindungsgemäße Verfahren eignet. Die Glasscheibe 1 aus thermisch vorgespanntem Einscheibensicherheitsglas weist einen leicht spährisch gebogenen Hauptbereich 2 und einen von dem Hauptbereich 2 unter einem Winkel Alpha von etwa 80 Grad abgebogenen Endabschnitt 3 auf. Der Biegeradius R beträgt etwa 4 cm. Der Endabschnitt 3 ist in sich ebenfalls leicht sphärisch gebogen.

Fig. 2 zeigt die Art der Deformationen, die bei dem bekannten gattungsgemäßen Biegeverfahren auftreten. Entlang der Kante 4 des Endabschnitts 3 bilden sich wellenförmige Verwerfungen, die sich optisch störend auswirken. Diese Deformationen werden durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen vermieden.

Wie aus den Fig. 3 bis 5 im einzelnen hervorgeht, besteht eine Biege- und Vorspannanlage für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus einem Horizontal-Durchlaufofen 8, einer Biegestation 9 und einer Vorspannstation 10. Zum Transport der Glasscheibe 11 durch den Ofen 8 dienen die angetriebenen Transportwellen 12, die sich bis in die Biegestation 9 hinein fortsetzen.

Oberhalb der Transportwellen 12 ist in der Biegestation 9 die obere Biegeform 14 an einem Rahmen 15 angeordnet, der seinerseits an Haltestreben 16 heb- und senkbar angeordnet ist. Die obere Biegeform 14 weist eine nach unten konvex gewölbte vollflächige Platte 17 auf, die die Patrize der Biegepresse darstellt. Die Biegewerkzeuge sind insgesamt innerhalb eines Strömungskanals angeordnet. Durch den unteren Teil 19 des Strömungskanals kann ein heißer Gasstrom mit einem einstellbaren Volumenstrom und einem einstellbaren Druck in die Biegezone eingeführt werden. Der heiße Gasstrom strömt durch den oberen Teil 20 des Strömungskanals ab und wird im Kreislauf geführt. Die Seitenwand 21 der Biegekammer weist eine Öffnung 22 auf, die durch eine Tür 23 verschlossen werden kann.

Die Vorspannstation 10 umfaßt einen oberen Blaskasten 25 und einen unteren Blaskasten 26, die durch Leitungen 27 bzw. 28 mit der Kühlluft versorgt werden. Die Kühlluft strömt durch die Blasdüsen 29 auf die Glasscheibe 11, sobald diese sich zwischen den Blaskästen 25, 26 befindet.

Die Anlage umfaßt ferner die mit der oberen Biegeform 14 zusammenwirkende untere Rahmenbiegeform 32, die zweiteilig ausgebildet ist. Die Einzelheiten hierzu sind insbesondere in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Das Hauptteil 33 der Rahmenbiegeform 32 ist innerhalb eines Rahmens 34 starr angeordnet. Das Seitenteil 35 der Rahmenbiegeform 32 ist um Achsen 36 verschwenkbar gelagert. Die Schwenkbewegung wird bewirkt durch einen Druckzylinder 37, der an dem Rahmen 34 befestigt ist und über eine Schubstange 38 auf den mit dem Seitenteil 35 verbundenen Hebel 39 wirkt. Der Rahmen 34 ist mit Rädern 40 versehen, die auf Schienen 41 laufen. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung ist der Rahmen 34 in drei Stellungen verfahrbar, nämlich einer ersten Stellung, in der sich die Rahmenbiegeform 32 unterhalb der oberen Biegeform 14 befindet, einer zweiten Stellung, in der sich die Rahmenbiegeform 32 zwischen den beiden Blaskästen 25 und 26 befindet, und einer dritten Stellung, in der sich die Rahmenbiegeform 32 außerhalb der Vorspannstation befindet, so daß die Glasscheibe von der Rahmenbiegeform 32 entnommen werden kann.

Das Hauptteil 33 und das Seitenteil 35 der Rahmenbiegeform 32 bestehen jeweils aus einem Eisenring 43 bzw. 44 und einem Überzug 45 bzw. 46. Der Überzug 45 auf dem feststehenden Hauptteil 33 hat die Aufgabe, für eine ausreichende Wärmeisolation zu sorgen, wenn die heiße Glasscheibe mit der verhältnismäßig kalten Biegeform in Berührung kommt. Andererseits soll dieser Überzug 45 so gestaltet sein, daß zwischen der Oberfläche der Glasscheibe und dem Eisenring 43 genügend Abströmöffnungen bzw. Abströmkanäle für die Kühlluft beim Vorspannen gebildet werden, damit die Glasscheibe auch in den auf dem Hauptteil 33 aufliegenden Randbereichen eine homogene Vorspannung erhält. Der Überzug 45 kann beispielsweise aus Glasfasern oder anderen hitzebeständigen Fasern oder Geweben bestehen, wie sie bekannt sind und für diesen Zweck üblicherweise eingesetzt werden.

Mit besonderem Vorteil werden für den Überzug 45 Gittergewirke aus Stahlfasern verwendet, wie sie in der europäischen Patentanmeldung 8 84 02 560 beschrieben sind. Derartige Stahlfaser-Gittergewirke sind aus Fäden gewirkt, die aus einer Vielzahl von Elementarfasern mit einem Durchmesser von weniger als 50 Mikrometern, und vorzugsweise von weniger als 15 Mikrometern bestehen. Die Fäden haben eine Porosität von wenigstens 60% und vorzugsweise etwa 80%, bedingt durch die Lufteinschlüsse zwischen den Elementarfasern. Die Wärmeleitfähigkeit der Fäden in der Richtung quer zur Fadenrichtung soll weniger als 3 W × m ^-1 K ^-1, und vorzugsweise weniger als 0,2 W × m ^-1 K ^-1 betragen. Die Fäden des Gittergewirks haben einen Durchmesser von 0,5 bis 2 mm, und die Größe der Gittermaschen beträgt zwischen 4 mm² und 100 mm².

Der Überzug 46 auf dem verschwenkbaren Seitenteil 35 besteht aus einem etwa 3,5 mm dicken gesinterten Metallfaserfilz. Als Metallfasern haben sich Fasern von etwa 8 Mikrometern Durchmesser aus einer Nickel-Chrom-Legierung mit 80% Nickel und 20% Chrom bewährt. Das Flächengewicht eines solchen Metallfaserfilzes beträgt etwa 500 g/m². Die Porosität des Metallfaserfilzes beträgt mehr als 80%, und vorzugsweise mehr als 95%. Neben der erforderlichen Elastizität weist ein solches Metallfaserfilz eine gute Hitzebeständigkeit, eine gute Gleitfähigkeit und eine ausreichend hohe Abriebfestigkeit auf. Metallfaserfilze dieser Art sind im Handel erhältlich.

Der Ablauf des Verfahrens ergibt sich aus den Fig. 3 bis 5. Die Glasscheibe durchläuft in Richtung des Pfeiles F den Ofen 8 und gelangt auf den Transportwellen 12 in die Biegestation 9, wo sie unterhalb der oberen Biegeform 14, die ihre in der Fig. 5 dargestellte untere Endstellung eingenommen hat, zum Stillstand kommt. In dieser Phase befindet sich der Rahmen 34 mit der Biegeform 32 außerhalb der Biegekammer, und die Tür 23 verschließt die Öffnung 22. Sobald die Glasscheibe ihre Endstellung unterhalb der Biegeform 14 erreicht hat, wird der Heißluftstrom eingeschaltet, durch den die Glasscheibe von den Transportwellen 12 abgehoben und von unten gegen die obere Biegeform 14 angedrückt wird. Im mittleren Bereich nimmt die Glasscheibe 11 dabei unter der Wirkung des Gasdrucks die Form der Biegefläche 17 an. Die obere Biegeform 14 wird mitsamt der Glasscheibe 11 in ihre obere Endstellung gefahren, wobei der Gasstrom während dieses Vorgangs die Glasscheibe gegen die Biegeform 14 andrückt.

Wenn die obere Biegeform 14 ihre obere Endstellung eingenommen hat, wird die Tür 23 geöffnet und der Rahmen 34 in die in Fig. 3 dargestellten Endstellung unterhalb der Biegeform 14 gefahren. Das verschwenkbare Seitenteil 35 der Rahmenbiegeform befindet sich dabei in seiner unteren Stellung. Nun wird die Biegeform 14 abgesenkt, wodurch die Glasscheibe 11 gegen die Rahmenbiegeform 32 gepreßt wird. Der Hauptbereich der Glasscheibe erhält dabei durch das Hauptteil 33 der Rahmenbiegeform seine endgültige Form. Sobald die obere Biegeform 14 ihre Endstellung eingenommen hat, wird durch den Druckzylinder 37 das verschwenkbare Seitenteil 35 in Richtung des Pfeils G verschwenkt, wodurch über den Metallfilzüberzug 46 dieser Randbereich der Glasscheibe 11 gegen die obere Biegeform 14 angedrückt wird.

Wenn der eigentliche Biegevorgang beendet ist, wird der Heißgasstrom abgeschaltet oder stark reduziert, und die obere Biegeform 14 wird in ihre obere Endstellung zurückgezogen. Die gebogene Glasscheibe 11 bleibt auf der Rahmenbiegeform 32 liegen, wobei das verschwenkbare Seitenteil 35 seine obere Stellung beinhaltet. Der fahrbare Rahmen 34 fährt nun in Richtung des Pfeiles F′, wodurch die gebogene Glasscheibe 11 mit Hilfe der geschlossenen Rahmenbiegeform zwischen die beiden Blaskästen 25 und 26 verbracht wird. Diese Phase des Verfahrens ist in der Fig. 4 dargestellt. Wenn der fahrbare Rahmen 34 die Biegekammer verlassen hat, senkt sich die Tür 23 und verschließt die Öffnung 22.

Sobald die Rahmenbiegeform 32 ihre gewünschte Position zwischen den beiden Blaskästen 25 und 26 erreicht hat (Fig. 5), beginnt der Vorspannvorgang, indem die Zufuhr der Kühlluft zu den Blaskästen 25 und 26 eingeschaltet wird. Gleichzeitig mit dem Einschalten der Kühlluft wird mit Hilfe des Druckzylinders 37 das Seitenteil 35 der Rahmenbiegeform abgesenkt, so daß der hochgebogene Endabschnitt der Glasscheibe 11 nicht mehr unterstützt ist. Der Endabschnitt der Glasscheibe 11 hat jedoch durch die starke Verformung und durch die bereits auf dem Weg von der Biegestation bis in die Vorspannstation erfolgte Abkühlung eine solche Steifigkeit, daß unter der Wirkung seines Eigengewichts keine Verformung mehr eintritt. Der hochgebogene Endabschnitt ist voll der Kühlluft ausgesetzt und erhält dadurch seine volle thermische Vorspannung. Während dieses Abblasvorgangs läuft die nächste Glasscheibe 11 aus dem Ofen 8 in die Biegestation 9 ein, in der sich die obere Biegeform 14 zur Aufnahme der Glasscheibe wieder in ihrer unteren Endstellung befindet.

Nach Beendigung des Abblasvorgangs fährt der Rahmen 34 mit der vorgespannten Glasscheibe 11 in Richtung des Pfeiles F′′ aus der Vorspannstation heraus in eine Entladestation. Nach dem Entladen fährt der Rahmen 34 für den nächsten Biegevorgang wieder in die Biegestation 9, wo der Biegezyklus von vorn beginnt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung gebogener und vorgespannter Autoglasscheiben, bei dem die Glasscheiben in einem Horizontal-Durchlaufofen auf Biegetemperatur erwärmt, nach Erreichen der Biegetemperatur in horizontaler Lage zwischen einer oberen vollflächigen Biegeform und einer unteren mehrteiligen Rahmenbiegeform unter Verschwenken wenigstens eines Seitenteils der Rahmenbiegeform in die gewünschte Form gebogen, mit Hilfe eines der Form der gebogenen Glasscheibe entsprechenden Tragrahmens in die Vorspannstation verbracht und dort unter Abstützung durch den Tragrahmen durch Aufblasen von Kühlluft vorgespannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung wenigstens eines verhältnismäßig stark verformten Endbereichs der Glasscheibe der diesen Endbereich verformende schwenkbare Seitenteil der Rahmenbiegeform wenigstens auf Teilen der Biegefläche mit einer Auflage aus einem elastisch nachgiebigen filzähnlichen Material aus hitzebeständigen Fasern versehen wird, und daß beim Vorspannen der Glascheibe dieser mit dem filzähnlichen Material versehene Seitenteil der Biegeform unter Freigabe der Glasscheibe in diesem Bereich zurückgeschwenkt wird, wobei die Formhaltigkeit durch die infolge der starken Formgebung erhöhte Steifigkeit der Glasscheibe sichergestellt ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Horizontal-Durchlaufofen (8) zum Erwärmen der Glasscheiben (11) auf Biegetemperatur, einer an den Durchlaufofen (8) anschließenden Biegestation (9) mit einer oberen vollflächigen Biegeform (14), einer der Biegestation (9) nachgeschalteten Vorspannstation (10) und wenigstens einer mehrteiligen unteren Rahmenbiegeform (32), die zwischen der Biegestation (9) und der Vorspannstation (10) verfahrbar ist und wenigstens einen verschwenkbaren Abschnitt (35) aufweist, der in der letzten Phase des Preßvorgangs gegen die obere vollflächige Biegeform (14) verschwenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem verschwenkbaren Abschnitt (35) der Rahmenbiegeform (32) ein elastisch nachgiebiger Überzug (46) aus einem filzartigen Material aus hitzebeständigen Fasern befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (46) aus dem elastisch nachgiebigen filzartigen Material eine Dicke von 2 bis 10 mm aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch nachgiebige filzartige Material aus anorganischen Fasern besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch nachgiebige filzartige Material aus Metallfasern besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch nachgiebige filzartige Material aus Fasern einer Nickel-Chrom-Legierung besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch nachgiebige filzartige Material eine Porosität von mehr als 80% aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch nachgiebige filzartige Material aus 5 bis 50 Mikrometer dicken, zusammengesinterten Fasern aus einer Nickel-Chrom-Legierung besteht und eine Porosität von mehr als 90% aufweist.