DE4208219C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen gebogener Glasscheiben mit einer eine obere vollflächige Biegeform und eine untere horizontal verfahrbare Ringform umfassenden Biegepresse und einer Kühlstation, in der die gebogenen Glasscheiben auf der verfahrbaren Ringform lie­ gend beschleunigt abgekühlt werden.

Vorrichtungen dieser Art werden in großem Umfang einge­ setzt, um Einscheibensicherheitsglasscheiben aus vorge­ spanntem Glas für den Autosektor herzustellen. In diesem Fall enthält die Kühlstation Blaskästen, mit deren Hilfe die Glasscheiben auf ihrer ganzen Oberfläche mit hoher Kühlgeschwindigkeit mit Luft gekühlt werden. Durch die beschleunigte Abkühlung wird auf der gesamten Scheiben­ fläche ein zweiachsiger Spannungszustand erzeugt, wobei in den Oberflächenschichten der Glasscheiben hohe Druck­ spannungen entstehen, die durch hohe Zugspannungen im Kern kompensiert werden.

Vorrichtungen der genannten Art können jedoch auch zum Einsatz kommen, um gebogene Autoglasscheiben aus Verbund­ sicherheitsheitsglas herzustellen. Verbundsicherheits­ glasscheiben bestehen aus zwei verhältnismäßig dünnen Einzelglasscheiben, die, nachdem sie gebogen sind, mit einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff miteinander verbunden werden. Die beiden Einzelglasscheiben können einzeln oder als zusammengehörendes Paar gebogen werden. Die Abkühlung der Glasscheiben nach dem Biegen erfolgt verhältnismäßig langsam, denn die Glasscheiben sollen im wesentlichen frei von zweiachsigen Spannungen sein. Je­ doch ist es bekannt und allgemein üblich, die Glasschei­ ben im Randbereich stärker zu kühlen, um im Randbereich einen einachsigen Spannungszustand zu erzeugen, der den Glasscheiben im Randbereich eine erhöhte mechanische und thermische Festigkeit verleiht.

Aus der DE 26 40 206 C2 ist es beispielsweise bekannt, die Glasscheiben bei einer Dicke von 1,5 bis 2,5 mm im Randbereich mit einer Kühlgeschwindigkeit von 85 bis 150 Grad/min abzukühlen, um dadurch im Randbereich einachsige Druckspannungen von 1960 bis 3430 N/cm² zu erzeugen.

Die im Randbereich erzeugten einachsigen Druckspannungen werden durch Zugspannungen kompensiert, die sich in der der Druckspannungsrandzone benachbarten Zone ausbilden. Diese Zugspannungen in der dem Randbereich benachbarten Zone können bei Verbundglasscheiben zu einer Schwächung der Glasscheibe führen und dürfen aus diesem Grund eine bestimmte maximale Größe nicht überschreiten.

Die Erzielung des gewünschten einachsigen Spannungszu­ standes im Randbereich der Glasscheiben bereitet bei dem z.Zt. am meisten verwendeten Biegeverfahren für Verbund­ glas, bei dem die Glasscheibenpaare auf einer Rahmenbie­ geform liegend durch einen Biegeofen hindurchgefahren werden, in dem sie sich unter der Wirkung ihres Eigenge­ wichts durchbiegen, keine Schwierigkeiten. Jedoch hat es sich gezeigt, daß es verhältnismäßig schwierig ist, gebo­ gene Glasscheiben für Verbundglas mit dem gewünschten Spannungszustand im Randbereich mit Hilfe einer eingangs genannten Preßbiegevorrichtung herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Biegevor­ richtung für Glasscheiben der eingangs genannten Art da­ hingehend weiterzuentwickeln, daß die Herstellung von für die Verbundglasherstellung bestimmten gebogenen Glas­ scheiben mit einachsigen Randspannungen in einer gewünschten Höhe gezielt und wiederholbar ermöglicht wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Es ist zwar eine Biegepresse für hängende Glasscheiben mit einer als Ringform ausgebildeten Matrize und einer als Vollform ausgebildeten Patrize bekannt, bei der die Patrize auf eine Temperatur unterhalb der Biegetemperatur des Glases beheizbar ist (DE 19 35 161 B2). Ziel dieser bekannten Vorrichtung ist es, durch Beheizung der vollflächigen Patrize dafür zu sorgen, daß beim Preßvorgang durch den Kontakt mit den Biegewerkzeugen keine unterschiedliche Abkühlung der beiden Glasoberflächen erfolgt, was zu einer unkontrollierten Formveränderung der gebogenen Scheibe führt. Ebenfalls gehört eine Biegepresse zum Biegen von Glasscheiben in eine zylinderische Form zum Stand der Technik, die zwei heizbare Vollformen umfaßt (US-PS 24 42 242). Von der unteren konvexen Vollform wird die Glasscheibe nach dem Preßvorgang in Richtung der Erzeugenden der zylindrischen Biegeform in eine seitlich angeordnete, zwei Blaskästen umfassende Kühlstation geschoben, wo sie ohne zusätzliche Unterstützung so weit gekühlt wird, daß sie sich nicht mehr verformt. Durch die Beheizung beider Biegeformen lassen sich zwar Formänderungen aufgrund unterschiedlicher Abkühlung der Glasoberflächen vermeiden, jedoch lassen sich dadurch keine gezielten Spannungszustände erzeugen.

Die Erfindung geht dagegen von einer Biegepresse aus, bei der die gebogenen Glasscheiben auf einer Ringform liegend abgekühlt werden. Sie macht sich die Erkenntnis zunutze, daß für die die Höhe der einachsigen Druck- und Zugspannungen im Randbereich bestimmende Kühlgeschwindigkeit der Glasscheibe auch die Masse und die Temperatur der Ringform beim Biegen und beim späteren Abkühlen der Glasscheibe von Bedeutung sind. Da beim Biegen mit Hilfe der gattungsgemäßen Vorrichtung die bereits auf Biegetemperatur erhitzte Glasscheibe erst in der Biegepresse mit der Ringform in Kontakt kommt, die Ringform ihrerseits aber zuvor die voraufgehende Glasscheibe in die Kühlstation überführt hat und dort zusammen mit dieser gekühlt wurde, herrschen in diesem Fall andere Verhältnisse als bei dem kontinuierlichen Biegen auf einem Biegering unter der Wirkung des Eigengewichts der Glasscheiben. Durch die erfindungsgemäße Beheizung der Ringform auf eine vorgege­ bene Temperatur ist es aber möglich, grundsätzlich ähnli­ che Abkühlverhältnisse im Randbereich der Glasscheiben zu schaffen wie bei dem genannten kontinuierlichen Biegen unter der Wirkung des Eigengewichts.

Es hat sich gezeigt, daß sich gute Ergebnisse bezüglich des Spannungszustandes im Randbereich bei Verbundglas­ scheiben erzielen lassen, wenn die Temperatur des Biege­ rings, die je nach der Ausgestaltung der Vorrichtung und der jeweiligen Verfahrensweise ohne die erfindungsgemäße Heizung etwa 100 bis 200 Grad Celsius beträgt, durch die elektrische Beheizung derart aufgeheizt wird, daß sie während des Preßvorgangs und während der Überführung der gebogenen Glasscheibe in die Kühlstation eine Temperatur zwischen 250 und 400 Grad Celsius aufweist. Die im Ein­ zelfall gewünschte Temperatur innerhalb dieses Tempera­ turbereichs kann anhand weniger Versuche ermittelt wer­ den.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch nicht nur für die Erzeugung definierter einachsiger Spannungen im Rand­ bereich bei Verbundglasscheiben vorteilhaft, sondern ge­ stattet darüber hinaus auch eine Verbesserung der Form­ haltigkeit der Glasscheiben, ein Vorteil, der auch bei der Herstellung von Einscheibensicherheitsglas, das heißt von Glasscheiben mit einem zweiachsigen Spannungszustand über die gesamte Fläche, von Bedeutung ist. Bekanntlich übt die Temperatur durch die Wärmeausdehnung einen Ein­ fluß auf die Formgenauigkeit der Biegeformen aus. Diese durch die Arbeitstemperatur bedingte Formänderung muß bei der Herstellung der Biegewerkzeuge ausgeglichen werden. Wenn aber, wie bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung, die Betriebstemperatur der Ringform nicht bekannt oder größe­ ren Schwankungen unterworfen ist, ist eine genaue Kompen­ sation der temperaturbedingten Formänderung nicht mög­ lich. Erfindungsgemäß kann aber die Ringform eine vorge­ wählte konstante Betriebstemperatur aufweisen, so daß in diesem Fall ein exakte Kompensation der temperaturbeding­ ten Formänderung möglich ist.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist die Ring­ form außerdem mit einem Temperaturfühler versehen, der einen den Heizstrom für die Widerstandsheizung regelnden Leistungsregler ansteuert. Auf diese Weise läßt sich die Temperatur der Ringform auf die gewünschte Temperatur in einem verhältnismäßig engen Temperaturbereich einregeln, wodurch eine besonders hohe Konstanz der gewünschten Spannungswerte und eine besonderes hohe Formgenauigkeit der Ringform erreicht wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Be­ schreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an­ hand der Zeichnungen.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Anlage zum Herstellen gebogener Glasschei­ ben in ihrer Gesamtheit, und

Fig. 2 den Aufbau der unteren Ringform in einer Aus­ schnittszeichnung.

Eine Anlage zum Biegen von Glasscheiben und anschließen­ den Kühlen umfaßt einen Rollendurchlaufofen 1 mit einer von angetriebenen Transportrollen 2 gebildeten Transport­ bahn. In dem Rollendurchlaufofen 1 werden die planen Glasscheiben 3 auf ihre Biegetemperatur erwärmt. An den Rollendurchlaufofen 1 schließt sich eine Übergabe- und Biegekammer 5 an. In dieser Übergabe - und Biegekammer 5 befindet sich die Biegepresse 6. Die Biegepresse 6 umfaßt die obere vollflächige Biegeform 7, die mit Hilfe einer geeigneten Betätigungsvorrichtung, im dargestellten Fall mit Hilfe des Druckzylinders 8, aufwärts und abwärts be­ wegt wird. Sie umfaßt außerdem die untere Ringform 10, die auf einem verfahrbaren Wagen 11 angeordnet ist. Der Wagen 11 ist auf Schienen 12 in die neben der Biegekammer angeordnete Kühlstation 14 verfahrbar.

Die Übergabeeinrichtung für die auf Biegetemperatur er­ wärmten Glasscheiben 3 von den Transportrollen 2 in die Biegepresse 6 umfaßt eine Saugplatte 16, die auf Schienen 17 verfahrbar ist. Mit Hilfe des Gebläses 18 und der Ven­ turidüse 19 wird die Saugplatte 16 zum Ansaugen der Glas­ scheiben 3 unter Unterdruck gesetzt. In der Biegestation 6 werden die Glasscheiben 3 von der Saugplatte 16 freige­ geben und auf die Ringform 10 abgelegt, indem über die Druckluftleitung 20 die Saugplatte 16 kurzzeitig mit Überdruck beaufschlagt wird.

Wenn die Glasscheiben 3 mit Hilfe der Biegepresse 6 gebo­ gen sind, werden sie auf der Ringform 10 liegend in die Kühlstation 14 überführt. In der Kühlstation 14 sind zwei Blaskästen 23, 24 angeordnet, die über Leitungen 25 mit Luft beaufschlagt werden. Die Blaskästen weisen ringför­ mige Schlitzdüsen 26 auf, deren Form etwa der Form der Glasscheiben entspricht und mit deren Hilfe die gebogenen Glasscheiben im Randbereich mit einer höheren Kühlge­ schwindigkeit gekühlt werden als im Mittelfeld.

Der Aufbau der Ringform 10 ergibt sich im einzelnen aus Fig. 2. Die Ringform 10 weist einen Metallkern 30 mit im wesentlichen T-förmigem Querschnitt auf. Der Metallkern 30 besteht vorzugsweise aus einer hitzebeständigen Stahl- oder Gußeisenlegierung. Die obere Formfläche 31 ent­ spricht bei der Betriebstemperatur der Biegepresse mit hoher Genauigkeit der gewünschten Form der gebogenen Glasscheibe, selbstverständlich unter Berücksichtigung der Rückverformung der Glasscheibe nach dem Preßvorgang infolge des elastischen Verformungsanteils. Auf der Form­ fläche 31 ist eine elastische Auflage 32, beispielsweise aus einem Metallfaserfilz, angeordnet.

Auf einer oder auf beiden Seiten des senkrechten Steges 34 des Metallkerns 30 sind umlaufend entlang der gesamten Ringform elektrische Heizwiderstände, beispielsweise in Form von Mantelheizleitern 35, angeordnet und mit Kabel­ schellen 36 befestigt. Geeignete Mantelheizleiter 35 be­ stehen aus einem Widerstandsdraht als Kern, einer dem Wi­ derstandsdraht umgebenden Isolierschicht, beispielsweise aus Keramikperlen, und einem äußeren Mantel aus einem ge­ eigneten Metall. Die Mantelheizleiter 35 sind an ein hit­ zebeständiges Kabel 37 angeschlossen, das als Schleppka­ bel ausgebildet ist und zu einem außerhalb des Heißbe­ reichs angeordneten Leistungsregler 38 führt. Ebenfalls zu dem Leistungsregler führt eine Signalleitung 39. Diese Signalleitung 39 ist mit einem in einer Bohrung in dem Metallkern 30 der Ringform 10 angeordneten Thermoelement 40 verbunden. Während über die Signalleitung 39 der Ist­ wert der Temperatur den Leistungsregler 38 ansteuert, wird über die Leitung 41 der gewünschte Temperatur-Soll­ wert vorgegeben, so daß auf diese Weise die Temperatur der Ringform 10 auf den gewünschten Wert geregelt wird.

Der Mittelsteg 34 des Metallkerns 30 der Ringform ist auf allen Seiten von einem Wärmeisolationsmantel 43 aus einem geeigneten Isolierationsmaterial umgeben. Dieser Isolati­ onsmantel 43 verhindert eine übermäßige Abkühlung der Ringform in der Kühlstation und trägt so zur Temperatur­ konstanz der Ringform in einem engen Temperaturbereich bei.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Herstellen gebogener Glasscheiben, mit einer eine obere vollflächige Biegeform und eine untere horizontale verfahrbare Ringform umfassenden Biegepresse und einer Kühlstation, in der die gebo­ genen Glasscheiben auf der verfahrbaren Ringform liegend beschleunigt abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringform (10) mit einem elektrischen Heizwider­ stand (35) versehen ist, mit dem sie auf eine vorge­ gebene Temperatur aufheizbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringform (10) einen Metallkern (30) mit T- förmigem Querschnitt aufweist, und daß auf beiden Seiten des Mittelsteges (34) der Ringform (10) je­ weils ein elektrischer Heizwiderstand (35) angeord­ net ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mittelsteg (34) der Ringform (10) von einem Wärmeisolationsmantel (43) umgeben ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Metallkern (30) der Ringform (10) ein Temperaturfühler (40) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Ringform (10) mit Hilfe eines von dem Temperaturfühler (40) angesteuerten Reglers (38) auf eine vorgegebene Temperatur regelbar ist.