DE69107210T2 - Verfahren und vorrichtung zum biegen einer glasplatte. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen einer Glasplatte, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
• - Erwärmen der Glasplatte in einem Biegeofen bis in die Nähe ihrer Erweichungstemperatur,
• - Lagern der erwärmten Glasplatte auf einer Ringform,
• - Biegenlassen der Glasplatte durch Schwerkraft.
• Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung zum Biegen einer Glasplatte, wobei die Vorrichtung enthält:
• - einen Biegeofen, welcher mit Erwärmungseinrichtungen versehen ist, um die Ofentemperatur für das Biegen der Glasplatte ausreichend hoch zu halten, und
• - eine Ringform zum Tragen der in dem Biegeofen zu biegenden Glasplatte.
• Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise aus US-A-4 755 204 bekannt. Die Erfindung kann mit verschiedenen Arten von Ofenanlagen angewendet werden. Bei einem Haupttyp wird eine Glasplatte, die auf einer Ringform aufliegt, von einem Ofenabschnitt zum nächsten befördert, wobei die Temperatur in aufeinanderfolgenden Ofenabschnitten zunimmt. Im Abschlußabschnitt wird eine für das Biegen ausreichend hohe Temperatur erreicht. Bei einem weiteren Haupttyp wird eine Glasplatte in einem mit Rollen versehenen Ofen erwärmt und anschließend von den Rollen, beispielsweise mittels einer Hängesaugabnahme, angehoben und auf eine Ringform abgesenkt, die darunter bewegt wird, so daß anschließend das Biegen auf der Ringform in dem Ofen oder in einem separaten Biegeabschnitt nach dem Ofen ausgeführt werden kann.
• Unabhängig von der eingesetzten Art des Ofens besteht ein Problem bei der Ausführung des Biegens auf Ringformen in der Steuerung der Temperatur und des Biegens in verschiedenen Abschnitten einer Glasplatte. Wenn die Gesamttemperatur einer Glasplatte auf einen ausreichend hohen Pegel erhöht wird, um schwer zu biegende Randabschnitte zu biegen, wird der Mittelabschnitt einer Glasplatte ebenfalls in dem Maße erweicht, daß er sich biegt und zu weit nach unten durchhängt.
• Ein bekanntes Verfahren zur Lösung dieses Problems nach dem Stand der Technik besteht darin, die Randabschnitte einer Glasplatte zum ausreichenden Biegen derselben stärker zu erwärmen, den mittleren Bereich einer Glasplatte jedoch erheblich kälter (z.B. 580ºC) zu belassen, um übermäßige Biegung und Absinken desselben zu verhindern. Ein mit diesem Verfahren verbundener Nachteil besteht jedoch darin, daß es nicht möglich ist, ausreichend gehärtetes Glas herzustellen, da, um einen ausreichenden Härteeffekt zu erzielen, die gesamte Fläche einer Glasplatte auf über 600ºC, vorzugsweise auf die Temperatur von ungefähr 610 - 620ºC, erwärmt werden sollte.
• Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen einer Glasplatte auf einer Ringform im wesentlichen durch Schwerkraft zu schaffen, wobei gleichzeitig die gesamte Fläche einer Glasplatte auf eine zum Biegen, und falls erforderlich, auch zum Härten ausreichende Temperatur erwärmt wird.
• Eine spezielle Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern und Regulieren des durch Schwerkraft bewirkten Biegens der gesamten Fläche einer Glasplatte unabhängig von der normalen Beziehung zwischen Schwerkraft und Temperatur zu schaffen. Ein zusätzliches Merkmal einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht in der Möglichkeit der Konzentration der Wärmewirkung auf die Bereiche, die für das Biegen ausschlaggebend sind.
• Die oben aufgeführten und andere, im folgenden ausführlicher zu beschreibenden Aufgaben der Erfindung werden mit dem Verfahren nach Anspruch 1 und der Vorrichtung nach Anspruch 8 erfüllt.
• Einige Ausführungen der Erfindung werden im folgenden ausführlicher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
• Fig. 1 eine schematische, axonometrische und teilweise aufgebrochene Ansicht einer Vorrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
• Fig. 2 eine gebogene Glasplatte zeigt.
• Fig. 3A - C schematisch in einer Seitenansicht das Biegen einer Glasplatte mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in verschiedenen Phasen des Biegens veranschaulichen.
• Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer Formbaugruppe ist, die mit einer Einrichtung versehen ist, die das Biegen einer Glasplatte mechanisch erleichtert.
• Fig. 5 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zum Transportieren einer gebogenen Glasplatte in einen Härteabschnitt nach dem Erwärmen der Glasplatte auf eine Härtetemperatur zeigt.
• Fig. 6 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Biegeofen zeigt, wobei eine verstärkte Erwärmungswirkung auf die Randabschnitte einer Glasplatte konzentriert wird, indem die gleiche Druckluft genutzt wird, die dazu dient, einen die Glasplatte tragenden Druckunterschied zu erzeugen.
• Fig. 7 einen schematischen Schnitt durch eine weitere Formbaugruppe zeigt, wobei Löcher bzw. Schlitze 11 in einer Form genutzt werden, um einen Luftstrom zu steuern, der durch einen Druckunterschied erzeugt wird, der an den einander gegenüberliegenden Seiten einer Form herrscht.
• Fig. 8 einen weiteren schematischen Schnitt durch eine Formbaugruppe zeigt, mit der ein Druckunterschied, der an den einander gegenüberliegenden Seiten einer Glasplatte herrscht, auf den mittleren Abschnitt einer Glasplattenfläche beschränkt wird.
• In Fig. 1, 5 und 6 ist zu sehen, daß ein Ofen 1 mittels einer Decke 3 in einen oberen Ofenbereich 1.1 und einen unteren Ofenbereich 1.2 unterteilt ist. Zwischen den Ofenbereichen bzw. -kammern 1.1 und 1.2 verläuft eine Leitung oder ein Leitungssystem 4, das mit einem Gebläse 5 versehen ist, das Luft vom oberen Ofenbereich 1.1 zum unteren Bereich 1.2 leitet. Die Decke 3 ist mit einer Öffnung 3.1 (siehe auch Fig. 3A, 7 und 8), einer Ringform 6 und einer von ihr getragenen Glasplatte 7, versehen, die oberhalb der Öffnung und auf sie ausgerichtet angeordnet ist. Die Randzone von Öffnung 3.1 kann mittels einer wulstförmigen Dichtung 3.2 mehr oder weniger gegen die Ringform 6 abgedichtet werden. Trennwand 3 und Ring 3.2 können aus Blech bestehen. Wenn Ringform 6 zusammen mit ihrer Glasplatte 7 über Öffnung 3.1 in Stellung gebracht worden ist, und Gebläse 5 betätigt wird und Luft von oberhalb der Decke 3 nach unten leitet, wird ein Druckunterschied an den einander gegenüberliegenden Seiten von Glasplatte 7 erzeugt, der die Glasplatte 7 trägt. Eine Druckunterschied-Meßeinrichtung 12 wird verwendet, um die Ausgangsleistung von Gebläse 5 so zu steuern, daß ein gewünschter Druckunterschied und eine Stützwirkung für Glasplatte 7 erzeugt wird. Dank dieses Druckunterschiedes kann die gesamte Glasplatte 7 auf eine Temperatur von 610 - 620ºC erwärmt werden, die zum Härten ausreicht, ohne daß ein Zentralabschnitt C der Glasplatte, der nicht von der Ringform gestützt wird, übermäßig nach unten durchhängen würde.
• Die Endabschnitte und Bereiche in der Nähe der Ränder einer Glasplatte werden zu kritischen Biegebereichen B, in denen die Verformung und erforderliche Verlängerung einer Glasplatte am bedeutendsten sind. Die Luft, die zur Erzeugung eines Druckunterschiedes genutzt wird, kann, wie in Fig. 6 dargestellt, mittels Leitungen 4.3 auf diese kritischen Biegebereiche konzentriert werden, wobei die verstärkte Konvektion die Erwärmung dieser Bereiche intensiviert. Ein durch den Druckluftstrom erzeugter Druck kann natürlich genutzt werden, um dazu beizutragen, daß ein Druckunterschied, der an den einander gegenüberliegenden Seiten einer Glasplatte herrscht, in den verschiedenen Abschnitten der Oberfläche unterschiedlich stark ist. Jedoch ist über die gesamte Fläche von Glasplatte 7 ein von unten wirkender Druck P&sub2; im wesentlichen höher als eine von oben angreifende Druckwirkung P&sub1;. In diesem Zusammenhang ist der Ausdruck "Druckwirkung" in einem weiten Sinn zu verstehen, der auch die Gegenwirkung eines auf die Glasfläche auftreffenden Stroms beinhaltet.
• Im Unterschied zum herkömmlichen Kantenformbiegen (edgemould bending), stellt der Fall in Fig. 3 eine Formbaugruppe dar, mit der die Rand- und Kantenbereiche einer Glasplatte nach unten gebogen werden, während der zentrale Bereich angehoben wird. Der zentrale Bereich wird sowohl mittels der Formbaugruppe als auch des Druckunterschiedes angehoben. Fig. 3A zeigt eine Glasplatte 7 im Anfangsstadium der Erwärmung. In Fig. 3B hat sich eine Glasplatte bereits annähernd der Form entsprechend gebogen. Der Luftstrom über die Randabschnitte einer Glasplatte von Druck P&sub2; zu Druck P&sub1; hat sich verstärkt. Dieser Strom dient dazu, die Randabschnitte einer Glasplatte zu erwärmen und trägt dazu bei, diese nach unten zu biegen. Der Strom selbst jedoch erzeugt in den Randabschnitten keinen Druckunterschied, der den in dem mittleren Bereich herrschenden übertreffen würde. In Fig. 3C ist der Biegevorgang beendet, und eine Glasplatte kann zum Härten transportiert werden. Die Glasplatte kann zu einem Härteabschnitt 2, wie er beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist, transportiert werden. In diesem Fall kann die Decke 3 horizontal verschoben werden, und so kann der Druckunterschied über der Glasplatte 7 während der Überführung von Form 6 aus Ofen 1 in den Härteabschnitt 2 aufrechterhalten werden. Während der Überführung dient ein Ventil 4.3 dazu, den Luftstrom von einem Leitungszweig 4.1 in einen Leitungszweig 4.2 unterhalb eines Einlasses 10 zu leiten, um zu gewährleisten, daß der die Glasplatte 7 stützende Druck bis zum Beginn eines Härteluftstroms bzw. zumindest bis zu dem Zeitpunkt aufrechterhalten wird, der so nahe an der Härteluftstromwirkung liegt, daß sich die Form der Glasplatte 7 nicht durch Biegen oder Durchhängen zurückbilden kann. Natürlich gibt es auch andere Möglichkeiten, eine Druckunterschiedswirkung auch bei der Überführung aufrechtzuerhalten.
• Fig. 4 zeigt eine Form, die Hebelgestänge 9 aufweist, die mechanische Biegeeinrichtungen zum Ergreifen des Randes von Glasplatte 7 bilden, die die Kanten einer Glasplatte auch dann nach unten biegen, wenn der Druckunterschied das Abwärtsbiegen der Kanten in einem entsprechenden Zeitraum oder bei einer entsprechenden Härtetemperatur verhindern sollte.
• Bei dem in Fig. 7 dargestellten Beispiel ist die Form 6 mit Löchern oder Schlitzen 11 versehen, durch die Luft vom höheren Druck P&sub2; zum niedrigeren Druck P&sub1; geleitet wird. Die Anordnung und Form der Löcher bzw. Schlitze 11 kann genutzt werden, um diesen Luftstrom zu steuern, so daß eine verstärkte Konvektionswirkung an kritischen Biegebereichen erzeugt wird.
• Im Fall von Fig. 8 ist die Fläche von Öffnung 3.1 und Dichtring 3.2 erheblich geringer als die von Ringform 6, so daß sich die Druckunterschiedswirkung auf den zentralen Bereich einer Glasplatte fokussieren läßt, während sich die sich nach unten biegenden Randbereiche ungehindert nach unten biegen können, ohne daß ihnen der Druckunterschied Widerstand entgegensetzt. Dadurch können die Randbereiche einer Glasplatte auch init scharfen Krümmungen versehen werden.
• Die Überführung von Glasplatte 7 und Form 6 zwischen einem Ofen und einem Härteabschnitt kann beispielsweise mittels Schiebestangen 8 (Fig. 1) ausgeführt werden, an denen die Form 6 angebracht ist.
• Da ein Druckunterschied zwischen den Ofenbereichen 1.1 und 1.2 erst dann erforderlich ist, wenn sich eine Glasplatte zu biegen beginnt, inuß das Gebläse 5 im Anfangsstadium eines Erwärmungszyklus nicht betätigt werden, wenn die Erwärmung einer Glasplatte 7 auf ihre Endbiegetemperatur erst dann ausgeführt wird, wenn sie sich im Biegeofen 1 befindet. Wenn andererseits eine Glasplatte 7, die auf Biegetemperatur oder nahe der Biegetemperatur erwärmt worden ist, aus einem vorhergehenden Ofenabschnitt in den Biegeabschnitt 1 gebracht wird, kann das Gebläse 5 ständig laufen. Zum Ende eines Biegevorgangs jedoch, und insbesondere, wenn Decke 3 und Ring 3.2 fest abgedichtet sind, muß die Gebläsekraft 5 verringert werden, um den Druckunterschied zwischen den Ofenbereichen 1.1 und 1.2 nicht zu erhöhen, nachdem die Glasplatte 7 den Strömungsweg verschlossen hat.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist beispielsweise die folgenden Vorteile auf:
• 1. Eine Glasplatte ist nur in den Randbereichen mechanischem Kontakt ausgesetzt, und so kommt es zu keinen Oberflächenfehlern im zentralen Bereich einer Glasplatte, der den höchsten Qualitätsanforderungen unterliegt.
• 2. Das Biegen von Glas wird durch Schwerkraft bewirkt, ohne daß es zu erheblichem Kontakt oder Krafteinwirkung kommt, so daß die Biegelinien elastisch und gleichmäßig sind, und es zu keinen optischen Fehlern des Glases durch "diskontinuierliches" Biegen oder Vertiefungen kommt, die durch einen Form-Oberflächen-Kontakt verursacht werden.
• 3. Die gesamte Glasfläche kann auf eine zum Härten ausreichende Temperatur erwärmt werden, so daß auch dünne Gläser gebogen und gehärtet werden können.
• 4. Das Biegeformverfahren ist weniger kostenaufwendig und läßt sich leichter umsetzen als Keramikformen.
• 5. Bei einer stationären Glasplatte lassen sich die Glastemperatur und das Biegen einfach überwachen. Durch den Druckunterschied wird die Wirkung der Schwerkraft teilweise aufgehoben, so daß das Biegen langsam abläuft, und das Biegeverfahren kann ohne plötzliche Verformungen allmählich ausgeführt werden.
• 6. Die Wärmewirkung kann auf kritische Biegestellen fokussiert werden.
• 7. Da das Verfahren das Biegen bei hohen Temperaturen ermöglicht, kann eine Glasplatte auch lediglich mittels der kombinierten Wirkung einer Kantenform und eines örtlichen Luftstroms in komplizierte Biegeformen gebracht werden. Bisher waren für solche komplizierten Biegeformen stets kostenaufwendige Keramikformen erforderlich.
• Die Erfindung ist oben lediglich unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungen beschrieben worden, und es liegt auf der Hand, daß die Einzelheiten und konstruktiven Ausführungen der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche vielfach abgewandelt werden können.

Claims (12)

1. Verfahren zum Biegen einer Glasplatte (7), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

- Erwärmen der Glasplatte (7) in einem Biegeofen (1) bis in die Nähe ihrer Erweichungstemperatur,

- Lagern der erwärmten Glasplatte (7) auf einer Ringform (6),

- Biegenlassen der Glasplatte durch Schwerkraft, dadurch geitennzeichnet, daß

Luft von einem Ofenbereich (1.1) oberhalb der zu biegenden Glasplatte (7) in einen Ofenbereich (1.2) unter der Glasplatte zirkuliert wird, um so eine unterschiedliche Druckwirkung an den gegenüberliegenden Seiten der Glasplatte (7) zu erzeugen, und

daß die Druckwirkung solchermaßen ist, daß die gebogene Glasplatte in ihrem zentralen Bereich gestützt wird, welcher auch auf eine ausreichende Temperatur erwärmt ist, um gebogen und/oder gehärtet zu werden, wobei die Temperatur so hoch ist, daß sich der zentrale Glasplattenbereich ohne diese Druckwirkung übermäßig nach unten biegen und durchhängen würde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge> tennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der unterhalb der Glasplatte (7) zu zirkulierenden Luft gegen die untere Oberfläche der Glasplatte auf eine lokal fokussierende Weise geblasen wird, um die Konvektionswärmewirkung an kritischen Biegestellen (B) zu erhöhen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (1) für eine verstärkte Druckwirkung mit einer Decke (3) versehen ist, welche eine Öffnung (3.1) umfaßt, um die Ringform (6) zusammen mit der Glasplatte (7) nach Ausrichtung der Öffnung zu positionieren.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rand- und/oder Eckbereiche der Glasplatte (7) nach unten gebogen sind, während der zentrale Bereich durch die Druckwirkung nach oben gehoben wird.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Druckwirkungen, die an den gegenüberliegenden Seiten der Glasplatte (7) vorherrschen, gemessen werden und daß die Kraft eines Luftzirkulierenden Geblässes (5) auf der Basis dieser Messungen (12) eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegen der Randbereiche der Glasplatte (7) von mechanischen Druckelementen (9) unterstützt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedliche Druckwirkung zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Glasplatte (7) auch während der Überführung von dem Ofen (7) in einen Härteabschnitt (2) erzeugt wird.

8. Vorrichtung zum Biegen einer Glasplatte (7), wobei die Vorrichtung umfaßt:

- einen Biegeofen (1), welcher mit Erwärmungseinrichtungen versehen ist, um die Ofentemperatur für das Biegen der Platte ausreichend hoch zu halten und

- eine Ringform (6) zum Tragen der in dem Biegeofen zu biegenden Glasplatte (7),

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung des weiteren umfaßt:

- eine Decke (3), welche den Ofen in einen oberen und einen unteren Bereich (1.1 und 1.2) unterteilt, wobei die Decke (3) mit einer Öffnung (3.1) versehen ist, welche nach dem offenen zentralen Bereich der Ringform (6) ausgerichtet ist,

- eine Leitung oder ein Leitungssystem (4) um den Ofenbereich (1.1) über der Decke (3) mit dem Ofenbereich (1.2) unter der Decke zu verbinden, und

- eine Gebläseanordnung (5) um Luft durch die Leitung oder das Leitungssystem aus dem oberen Bereich (1.1) in den unteren Bereich (1.2) zu fördern, wodurch eine unterschiedliche Druckwirkung an den gegenüberliegenden Seiten der Glasplatte (7) geschaffen wird, um die gebogene Glasplatte von unten zu stützen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzone der Öffnung (3.1) in der Decke (3) wenigstens zu einem gewissen Maße gegen die Ringform (6) abgedichtet (3.2) ist.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringform (6) mit Löchern (11) oder Schlitzen versehen ist, um einen Luftstrom von dem unteren Ofenbereich (1.1) in den oberen (1.2) durchzulassen.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (3.1) in der Decke (3) einen Oberflächenbereich abgrenzt, der kleiner ist als die Randzone der Ringform (6), so daß nur ein Bereich der unteren Oberfläche der Glasplatte (7) einer höheren Druckwirkung (P&sub2;) ausgesetzt ist.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke (3) horizontal oder vertikal verschiebbar ist.