DE69227364T2 - Verfahren und vorrichtung zum biegen von glasscheiben - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Herstellung von gebogenen Glasscheiben und insbesondere auf ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Druckbiegen relativ dünner Glasscheiben.
• Gebogene Glasscheiben werden allgemein als Verglasungsverschlüsse oder Fenster von Fahrzeugen wie Automobilen und dergleichen verwendet. Für derartige Anwendungen ist es zwingend, daß die Scheiben in genau definierte Krümmungen gebogen werden, die durch die Konfigurationen und Größen der Öffnungen sowie das Gesamtstyling des Fahrzeugs bestimmt werden. Weiterhin ist es erforderlich, daß die gebogenen Scheiben strikten optischen Anforderungen entsprechen und daß der Sichtbereich der Verschlüsse oder Fenster frei von Oberflächendefekten und optischen Verzerrungen ist, welche ein klares Hindurchsehen durch diese stören würden. Somit ist davon auszugehen, daß es nicht nur erforderlich ist, Biegevorrichtungen zu verwenden, welche Glasscheiben in präzise Krümmungen formen, sondern daß dieses auch so erfolgt, daß keine schweren optischen Defekte an deren Oberflächen bewirkt werden.
• Ein kommerzielles Verfahren zum Herstellen derartiger gekrümmter Scheiben besteht im Allgemeinen darin, daß vorgeschnittene flache Glasscheiben auf die Erweichungstemperatur erwärmt werden, die erwärmten Scheiben zwischen Patrizen und Matrizen mit komplementären Formungsflächen unter Druck in die gewünschte Krümmung gebogen werden, und schließlich die gekrümmten Scheiben in gesteuerter Weise abgekühlt werden, um die Glasscheiben entweder zu glühen oder zu tempern, wie durch ihren beabsichtigten Gebrauch bestimmt ist. Eine derartige Biegetechnik wird als "Druckbiegen" bezeichnet und kann geeignet mit vertikal, horizontal oder schräg orientierten Glasscheiben durchgeführt werden.
• Eine Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben mit einem Ofen und einer Druckbiegestation außerhalb des Ofens ist im US-Patent Nr. 4 952 227 beschrieben.
• Bei einem Massenproduktionsvorgang werden die obigen Operationen nacheinander durchgeführt, während die Glasscheiben im Wesentlichen kontinuierlich entlang eines festen Pfades zu einem Reizbereich, einem Biegebereich und einem Abkühl- oder Temperbereich vorwärts bewegt werden. Um eine ausreichende Vergütung in einer Glasscheibe zu erzielen, muß die Temperatur des Glases oberhalb eines vorbestimmten minimalen Pegels sein, um den Kern oder mittleren Bereich oberhalb einer Verformungstemperatur zu halten während es dem temperierenden Medium ausgesetzt wird. Die restliche Wärme, die in Glasscheiben von herkömmlicher Dicke wie solchen mit Dicken im Bereich von bei spielsweise 5,08 bis 6,48 mm (0,200 bis 2,255") verbleibt, ist im Allgemeinen oberhalb eines derartigen vorbestimmten minimalen Pegels nach dem Biegen für eine unmittelbare Vorwärtsbewegung zu dem Temperierungsbereich und das Aussetzen im Temperierungsmedium. Somit kann die Wärme, die der Scheibe anfänglich zugeführt wurde, um sie auf die geeignete Biegetemperatur zu bringen, auch bei dem abschließenden Wärmebehandlungs-Temperierungsvorgang verwendet werden.
• In den letzten Jahren wurde jedoch bei dem Versuch, das Gesamtgewicht des Automobils herabzusetzen sowie die Herstellungskosten zu verringern, beträchtliches Augenmerk auf die Verwendung von dünneren Glasscheiben für Verglasungszwecke bei Automobilen gerichtet. Getemperte Seiten- und Rückfenster mit einer Dicke im Bereich von etwa 3,17 bis 3,96 mm (0,125 bis 0,156") sind heute in der Automobilindustrie üblich. Während der vorbeschriebene Prozeß bewundernswert geeignet für die Massenproduktion der dickeren getemperten Glasscheiben ist, gilt dies nicht für die Verarbeitung von relativ dünneren getemperten Glasscheiben wegen der geringeren Fähigkeit solcher dünneren Scheiben, Wärme zurückzuhalten. Wenn die Dicke des Glases abnimmt, nimmt die Geschwindigkeit der Temperaturherabsetzung zu. Somit bringt der Wärmeverlust, der zwischen der anfänglichen Erwärmung und dem Tempern auftritt, hervorgerufen durch den dazwischen liegenden Biegevorgang gemäß der obigen Technik, die Temperatur einer dünnen Glasscheibe herunter auf einen Pegel unterhalb der vorerwähnten minimalen Temperatur, bei welcher eine zufriedenstellende Temperierung bewirkt werden kann. Andererseits macht eine Überhitzung der dünnen Glasscheiben während der anfänglichen Erwärmung, um den nachfolgenden schnellen Verlust von Wärme während des Biegens zu kompensie ren, die Scheiben extrem biegbar, mit dem verbundenen Verlust der erforderlichen Verformungssteuerung, um die Form der gebogenen Scheiben innerhalb der engen Toleranzen zu halten, die durch die Design- und Styling-Anforderungen für das Automobil bestimmt sind. Darüber hinaus führt eine derartige Überhitzung dazu, daß die Oberflächenqualität des fertigen Glases verschlechtert wird als eine Folge von Hitzeflecken, Rollenverformung, Grübchenbildung und dergleichen. Während Versuche durchgeführt wurden, um diese Probleme bei der Massenproduktion von dünnen gebogenen getemperten Glasscheiben, wurde nur ein begrenzter Erfolg erzielt beim Erreichen eines annehmbaren Grades von Temperierung, während eine geeignete optische Qualität und die gewünschte Form, die solchen dünnen Glasscheiben während des Biegens gegeben wurde, aufrecht erhalten wurden.
• In vergangenen Jahren wurde die Mehrheit von laminierten Windschutzscheiben für die Automobilindustrie durch die wohlbekannte Schwerkraft- oder Durchhang- Biegetechnik gebogen, bei der ein Paar von übereinander liegenden Scheiben gleichzeitig durch die Kräfte der Schwerkraft auf einer geeigneten Form von Skeletttyp gebogen wurde. Die Technik, obgleich sehr erfolgreich, ist beträchtlich langsamer und kostenaufwendiger als der Druckbiegevorgang. Darüber hinaus führten kürzliche Fortschritte bei der Druckbiegetechnologie in den meisten Fällen zu einem Produkt, das eine höhere Qualität besitzt als das durch Schwerkraftbiegen hergestellte. Somit bestand, um ein verbessertes Produkt zu erhalten und die Kosten zu beschränken eine wachsende Tendenz zum Biegen von Glas für Windschutzscheiben nach dem Druckbiegeverfahren, soweit dies anwendbar ist.
• Wie bei den getemperten Seiten- und Rückfenstern wurde beträchtliches Augenmerk auch auf die Verwendung von dünneren Glasscheiben für Windschutzscheiben, beispielsweise mit einer Dicke von 1,52 mm (0,069") gerichtet. Diese Glasscheiben sind im Allgemeinen geglüht und haben viel striktere optische Anforderungen als diejenigen, die für die Verglasung der Seiten- und Rücköffnungen des Automobils verwendeten Glasscheiben verlangt werden. Wie vorstehend erwähnt ist, ist es notwendig, die Glasscheibe in dem Ofen zu überhitzen, um die Wärme zu kompensieren, welche verloren geht, wenn sie in die mit der Formungsstation verbundene kühlere Umgebung befördert wird. Das Erwärmen der Glasscheiben auf Temperaturen, welche die Erwärmungstemperatur des Glases überschreiten, kann besonders schädlich für dünnere Glasscheiben in der Größenordnung von beispielsweise 1,52 bis 2,60 mm (0,060 bis 0,102") oder weniger sein, wodurch sie extrem biegbar und für eine Rollverzerrung empfänglich werden. Somit kann, wenn nicht eine sorgfältige Steuerung erfolgt, eine Rollverzerrung über annehmbare Grenzen hinaus auftreten, wodurch sich ein Produkt ergibt, daß nicht zum Verkauf geeignet ist.
• Bei dem typischen Druckbiegevorgang wird, nachdem die Scheibe zwischen den gegenüberliegenden Biegegliedern geformt ist, die gebogene Scheibe unmittelbar auf entweder einem Rollenförderer oder einem Trägerring angeordnet für den Transport aus der Biegestation in eine Kühlstation. Das untere Druckglied hat typischerweise eine ringartige Konstruktion und stützt bei dem ersten Verfahren die Scheibe nach dem Biegen und legt sie auf dem Rollenförderer ab, wenn das Druckglied unter die Rollen abgesenkt wird. Bei dem letztgenannten Verfahren wird die Scheibe durch eine obere Vakuumform gestützt und auf dem Trägerring un mittelbar nach dem Biegen abgelegt. In beiden Fällen ist während der ersten Abkühlstufe der Umfang der heißen Glasscheibe in Kontakt mit einem Kühler, einem im Wesentlichen durchgehenden Ring, welcher die Abkühlung an den Kanten der Scheibe in Bezug auf den mittleren Bereich beschleunigt. Diese unterschiedliche Abkühlung hat eine Wirkung auf das endgültige Beanspruchungsmuster, das in der Scheibe hergestellt wird, nachdem sie Raumtemperatur erreicht hat. Wenn dünne Glasscheiben für Windschutzscheiben druckgebogen werden, kann dies zu permanenten Hochbeanspruchungsbereichen innerhalb der Umfangskante der Scheibe führen, was die Wahrscheinlichkeit eines Bruches erhöht, der sich aus einem Abplatzen, Abrieb, Steinaufschlag und dergleichen während der nachfolgenden Verwendung in Automobilen ergibt.
• Oft ist es erforderlich, bestimmt durch die Krümmung des Teils, einen Bereich oder Bereich der Scheibe, die eine schärfere Biegung erfordern, auf eine höhere Temperatur zu erwärmen als den Rest der Scheibe, um eine zufriedenstellende Biegung sicher zu stellen. Eine Windschutzscheibe mit herumgewickelten Postenbereichen ist beispielhaft für ein derartiges Teil. Diese ungleichmäßige oder unterschiedliche Erwärmung der Scheibe kompliziert die Angelegenheit weiter, da eine extreme Sorgfalt ausgeübt werden muß, um eine Überhitzung der ganzen Scheibe zu vermeiden, was zu einem übermäßigen Kreuzbiegen oder der Bildung von zu beanstandenden Hitzeflecken in dem kritischen Sichtbereich führen kann.
• Eine ähnliche Situation, die eine unterschiedliche Erwärmung erfordert, tritt auf, wenn Glasscheiben für die Herstellung einer elektrisch leitenden Windschutzscheibe gebogen werden. Eine derartige Wind schutzscheibe enthält einen elektrisch leitenden Film, der zum Beseitigen von Feuchtigkeit und Eis in dem Sichtbereich verwendet wird. Eine Hauptfläche von einer der Scheiben ist mit Sammelleitern versehen, welche den erforderlichen Schaltkreis für die nachfolgend aufgebrachte transparente, elektrisch leitende Beschichtung bilden, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Sammelleiter werden typischerweise aus einem Silberfritte-Material gebildet und vor dem Erwärmen und Biegen durch einen geeigneten Prozeß wie beispielsweise Siebdruck aufgebracht. Leider hat die Silberfritte eine bedeutsame Wirkung auf die Erwärmungseigenschaften des Glases, indem die Erwärmungsgeschwindigkeit unmittelbar benachbart der Frittelinien zurückbleibt. Der Schaltkreis enthält wenigstens eine Sammelleitung, welche sich entlang einer der seitlichen Kanten der Scheibe erstreckt. Um die durch die Anwesenheit der Silberfritte bewirkte langsamere Erwärmungsgeschwindigkeit zu kompensieren, ist es erforderlich, diesen Bereich auf eine höhere Temperatur als den Rest der Scheibe zu erwärmen. Somit ist es erforderlich, ein unterschiedliches Erwärmungsmuster über die Breite des Ofens einzustellen, um eine gleichförmige Temperatur in der Scheibe zu erzeugen, die für die weitere Verarbeitung geeignet ist. Dies wurde mit begrenztem Erfolg durch die Regulierung der Ofenheizung erreicht. Da jedoch die Scheibe nach dem Verlassen des Ofens so schnell Wärme verliert, ist es schwierig, die Scheibe auf der geeigneten Temperatur für die weitere Verarbeitung zu halten, ohne daß eine Überhitzung im Ofen erfolgt.
• Die US-Patente Nummern 3 753 673 und 3 854 920 der Triplex Safety Glass Company Limited offenbaren ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Wärmeverlustes in einer Glasscheibe während des Biegevor gangs, um ein "Zurückspringen" beim Abkühlen zu minimieren. "Zurückspringen" ist ein allgemein verwendeter Ausdruck, um die Änderung zu beschreiben, die in der Gestalt der Glasscheibe nach dem Biegen auftritt und sich aus der unterschiedlichen Abkühlung der beiden Hauptflächen der Scheibe ergibt. Eines oder beide der Biegestempel werden auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, um den Gesamtwärmeverlust zwischen den beiden Oberflächen auszugleichen.
• Eine erfolgreich entwickelte Technik, um relativ dünne getemperte Glasscheiben zu erzeugen, wird in dem US-Patent Nr. 4 047 919 desselben Inhabers wie desjenigen der vorliegenden Erfindung offenbart und beansprucht, worin eine jeweils offene und ringförmige Patrize und Matrize vorgesehen sind mit individuelle steuerbaren Gasbrennern zum Wiedererwärmen wenigstens eines Bereichs der Scheibe vor dem Biegevorgang. Der Vorgang bezieht sich auf das Problem des Haltens von relativ dünnen Glasscheiben nach dem Biegen auf einem vorbestimmten Temperaturpegel, welcher für das Tempern geeignet ist. Während er für seinen beabsichtigten Zweck erfolgreich war, nimmt er weder vorweg noch liefert er die erforderlichen Mittel, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu überwinden, die mit dem Biegen und Tempern von sehr dünnem Glas verbunden sind, während die geforderten sehr strikten optischen Anforderungen aufrecht erhalten werden.
• Die vorliegende Erfindung in ihrem breitesten Aspekt sucht ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines vorbestimmten Temperaturprofils in einer relativ dünnen Glasscheibe, das einem geeigneten Biegen förderlich ist, anzugeben.
• Gemäß einem ersten Aspekt such die Erfindung ein Verfahren anzugeben, welches die Einstellung eines Temperaturprofils in der Glasscheibe innerhalb eines Ofens und die Steuerung der Temperatur der Glasscheibe vor dem Biegen außerhalb des Ofens einbezieht, um ein vorbestimmtes Temperaturprofil zu erzielen, das einem ordnungsgemäßen Biegen förderlich ist.
• Gemäß einem zweiten Aspekt sucht die Erfindung ein solches Verfahren anzugeben, bei welchem die Temperatur der Glasscheibe außerhalb des Ofens mittels wenigstens einem erwärmten Biegungsglied gesteuert wird.
• Gemäß einem dritten Aspekt such die Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Erhöhen der Kantenfestigkeit einer gebogenen Glasscheibe anzugeben.
• Gemäß einem weiteren Aspekt sucht die vorliegende Erfindung eine Glasbiegevorrichtung zu schaffen, bei welcher das erwärmte Biegeglied mehrere individuell geregelte Heizelement zum selektiven Erwärmen von Bereichen der Glasscheibe auf die gewünschte Temperatur enthält.
• Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Biegen einer Glasscheibe vorgesehen, enthaltend einen ersten und einen zweiten Scheibenbereich in eine gewünschte Krümmung, welches aufweist: Erwärmen der Glasscheibe innerhalb eines Ofens zur Einstellung eines ersten vorbestimmten Differenztemperaturprofils innerhalb der Scheibe in deren Erweichungsbereich, und bei welchem der zweite Bereich auf eine höhere Temperatur erwärmt wird als der erste Bereich, Positionieren der erwärmten Glasscheibe in einer Druckbiegestation außerhalb des Ofens zwischen einem Paar von gegenüberliegenden Druckbiegegliedern mit komplementären Formungsflächen entsprechend der gewünschten Krümmung, Schaffen eines zweiten vorbestimmten Differenztemperaturprofils an der Druckbiegestation benachbart der Formungsfläche von wenigstens einem der Druckbiegeglieder, das im Allgemeinen unterschiedlich gegenüber dem ersten vorbestimmten Differenztemperaturprofil ist, Aussetzen der erwärmten Glasscheibe dem zweiten Temperaturprofil, und Biegen der erwärmten Glasscheibe zwischen den Druckbiegegliedern in die gewünschte Krümmung.
• Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Biegen einer Glasscheibe in eine gewünschte Krümmung vorgesehen, welche einen ersten und einen zweiten Scheibenbereich enthält, welches Verfahren aufweist: Erwärmen der Glasscheibe innerhalb eines Ofens zur Einstellung einer im Allgemeinen gleichförmigen Temperatur innerhalb der Scheibe in deren Erweichungsbereich, Positionieren der erwärmten Glasscheibe in einer Druckbiegestation außerhalb des Ofens zwischen einem Paar von gegenüberliegenden Druckbiegegliedern mit komplementären Formungsflächen entsprechend der gewünschten Krümmung, Schaffen eines vorbestimmten Differenztemperaturprofils an der Formungsfläche wenigstens eines der Druckbiegeglieder, wodurch ein vorbestimmtes Differenztemperaturprofil in der erwärmten Glasscheibe eingestellt wird, und Biegen der erwärmten Glasscheibe zwischen den Druckbiegegliedern in die gewünschte Krümmung.
• Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Erzeugen einer gekrümmten Glasscheibe mit erhöhter Kantenfestigkeit vorgesehen, welches aufweist: Erwärmen der Glasscheibe innerhalb eines Ofens auf ein vorbestimmtes Temperaturprofil in deren Erweichungsbereich, Positionieren der erwärmten Glasscheibe in einer Druckbiegestation außerhalb des Ofens zwischen einem Paar von gegenüberliegenden Druckbiegegliedern mit komplementären Formungsflächen entsprechend einer gewünschten Krümmung, Erwärmung der Formungsfläche von wenigstens einem der Druckbiegeglieder auf ein zweites vorbestimmtes Temperaturprofil, das niedriger ist als der Erweichungsbereich der Glasscheibe, Biegen der erwärmten Glasscheibe zwischen den Druckbiegegliedern in die gewünschte Krümmung, Halten der Glasscheibe in Kontakt mit der erwärmten Formungsfläche wenigstens eines Druckbiegegliedes während einer Zeitspanne nach dem Biegen, um die anfängliche Abkühlungsgeschwindigkeit herabzusetzen, Entfernen der Glasscheibe von der erwärmten Formungsfläche, und anschließendes Abkühlen der Glasscheibe auf eine Gleichgewichtstemperatur, wodurch die Spitzen-Zugspannung benachbart dem Umfang der Glasscheibe herabgesetzt wird.
• Vorzugsweise ist das in dem Ofen in der Glasscheibe eingestellte Temperaturprofil im Allgemeinen höher als das vorbestimmte Temperaturprofil, das einem ordnungsgemäßen Biegen förderlich ist. Alternativ hierzu kann jedoch das in dem Ofen in der Glasscheibe eingestellte Temperaturprofil allgemein niedriger sein als das vorbestimmte Temperaturprofil, das dem ordnungsgemäßen Biegen förderlich ist.
• Bei den Verfahren gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Glasscheibe in Kontakt mit wenigstens einem erwärmten Biegeglied während einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Biegen gehalten wird, um die Geschwindigkeit der Temperaturherabsetzung der Glasscheibe zu verzö gern und hierdurch die Spitzen-Zugspannung an deren Umfangsrand herabzusetzen.
• Gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung ist zusätzlich eine Vorrichtung zum Druckbiegen von Glasscheiben vorgesehen, welche aufweist: einen Ofen zum Erwärmen einer Glasscheibe auf im Wesentlichen ihren Erweichungspunkt, eine Fördervorrichtung zum Stützen und Fördern der erwärmten Glasscheibe entlang eines im Wesentlichen horizontalen Weges von dem Ofen zu und zwischen entgegengesetzte untere und obere horizontal angeordnete Druckglieder, die sich außerhalb des Ofens befinden und komplementäre Formungsflächen haben, wobei das untere Druckglied eine Formungsschiene vom Ringtyp enthält, die auf einer Basis befestigt ist und eine aufwärts gerichtete periphere Formungsfläche hat, das obere Druckglied ein feuerfestes Druckelement enthält mit einer durchgehenden Formungsfläche, die komplementär zu der Formungsfläche des unteren Druckgliedes ist, eine Anordnung von länglichen strahlenden Heizstreifen, die auf der Basis unterhalb der Formungsschiene befestigt sind und im Allgemeinen parallel zum Weg der Bewegung der Scheibe ausgerichtet sind, eine Vorrichtung zum individuellen Regulieren des Wärmeausgangs jedes strahlenden Heizstreifens zur Einstellung eines vorbestimmten Temperaturprofils über der Anordnung von Heizstreifen, mehrere im Abstand angeordnete, längliche Heizelemente vom elektrischen Widerstandstyp, die in das feuerfeste Formungselement des oberen Druckgliedes eingebettet sind, wobei diese Heizelement im Abstand über dem Formungselement angeordnet und im Allgemeinen parallel zu dem Weg der Bewegung und zu der Formungsfläche ausgerichtet sind, und eine Vorrichtung zum Regulieren der zu jedem Heizelement ge lieferten Leistung für die Bildung einer vorbestimmten Temperatur über die Formungsfläche.
• Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft im Einzelnen nur mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
• Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Druckbiegevorrichtung, welche die neuen Druckbiegeglieder gemäß der Erfindung verwendet;
• Fig. 2 ist eine vergrößerte Vorderansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, wobei Teile aus Gründen der Klarheit entfernt wurden; und
• Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Druckglieder nach der Erfindung, welche die Heizmittel klarer illustriert.
• Es wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen in Fig. 1 eine insgesamt mit 10 bezeichnete Glasscheiben-Druckbiegevorrichtung illustriert ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die Vorrichtung 10 enthält ein kontinuierliches Fördersystem 11 das geeignet ist zum Stützen und Fördern von Glasscheiben S entlang eines im Allgemeinen horizontalen Pfades durch einen Ofen 12 zum Erwärmen der Scheiben auf im Wesentlichen ihren Erweichungspunkt oder die Biegetemperatur, eine Druckbiegestation 13, welche die neuen Biegemittel 14 nach der Erfindung zum Biegen der Scheiben in die gewünschte Krümmung aufweist, und danach zu nachfolgenden Stationen (nicht gezeigt), wo die erwärmten gebogenen Scheiben angemessen abgekühlt werden, so daß sie für nachfolgende Herstellungsschritte getempert oder vergütet werden. Es ist festzustellen, daß, während die Erfin dung hier in Verbindung mit einer horizontalen Biegevorrichtung beschrieben wird, sie nicht auf eine derartige Vorrichtung beschränkt ist, sondern ebenso bei einer vertikalen Druckbiegevorrichtung oder anderen Vorrichtungen, die gegenüberliegende Druckbiegeglieder zum Formen von Glasscheiben oder dergleichen verwenden, angewendet werden kann.
• Typischerweise werden die Glasscheiben S in einer gesteuerten Weise erwärmt, während sie durch den Ofen 12 auf ausgerichteten Förderrollen 15, die einen Teil des Fördersystems 11 bilden, durch den Ofen 12 transportiert werden. Der Ofen 12 kann von jeder herkömmlichen Konstruktion sein und ist in Fig. 1 als ein Ofen vom Tunneltyp illustriert mit einer Heizkammer 16, die durch ein Dach 17, einen Boden 18, gegenüberliegende Seitenwände 19 und eine Endwand 20 definiert ist. Die Heizkammer 16 wird durch geeignete Heizmittel wie Gasbrenner oder elektrische Widerstandsheizer (nicht gezeigt) erwärmt, die sich in dem Dach und den Seitenwänden befinden und geeignet geregelt werden, um ein gewünschtes Heizmuster für die sich hindurchbewegenden Glasscheiben zu ergeben. Sollte es erforderlich oder gewünscht sein, kann eine zusätzliche Differenz-Heizvorrichtung 22 an ausgewählten Stellen entlang der Länge des Ofens vorgesehen sein, um die Heizfähigkeit des Ofens zu modifizieren. Eine derartige Differenz-Heizanordnung ist in der US-A-4952227 offenbart und im einzelnen beschrieben.
• Die Scheiben S werden durch die Heizkammer 16 auf den Förderrollen 15 des Fördersystems 11 getragen, welches sich von dem Eingangsende (nicht gezeigt) des Ofens 12 durch eine Öffnung 24 in der Endwand 20 erstreckt. Die Glasscheiben S werden im Wesentlichen auf den Erweichungspunkt des Glases erwärmt, während sie durch die gesteuerte Temperaturumgebung des Ofens 12 befördert werden. Nach dem Verlassen des Ofens durch die Öffnung 24 werden die Scheiben S auf einer zweiten Reihe von Förderrollen 25 empfangen für eine Bewegung in die und innerhalb der Biegestation 13 zwischen einem oberen und einem unteren, einander gegenüberliegenden Druckgliedern 26 bzw. 27, welche diesen die gewünschte Krümmung erteilen. Nachdem die Scheiben gebogen sind, werden sie entlang des Förderers 11 auf einer dritten Reihe von Rollen 28 vorwärts bewegt, welche die gebogenen Glasscheiben S zu dem nächsten Verarbeitungsschritt (nicht gezeigt) transportieren, typischerweise zum Tempern oder Vergüten der Scheiben.
• Die Druckbiegestation 13 weist mit Bezug auf Fig. 1 einen Rahmen 30 in Skelettbauform auf, der im Allgemeinen in rechteckiger Parallelepiped-Form ausgebildet ist, enthaltend hochstehende Eckenpfosten 31, die an der Spitze und am Boden durch Längsbalken 32 und Querbalken 33 miteinander verbunden sind, um eine starre kastenartige Struktur zu bilden. Die Rollen 25 der Biegestation sind in herkömmlicher Weise (nicht gezeigt) antreibbar an dem Rahmen befestigt. Innerhalb des Rahmens 30 für eine relative hin- und hergehende Bewegung aufeinander zu und voneinander weg sind das obere und das untere Druckglied 26 und 27 befestigt, welche mit gegenüberliegenden komplementären Formungsflächen entsprechend der Krümmung, in welche die Scheiben gebogen werden sollen, versehen sind.
• Das obere oder Patrizen-Druckglied 26, umfaßt, wie nachfolgend genauer beschrieben wird, ein Formungselement 35, das auf einem Plattenrahmen 36 getragen wird. Der Plattenrahmen ist vorzugsweise so konstru iert, daß er vertikal einstellbar ist, um Glasteile, die zwischen den gegenüberliegenden Druckgliedern in sich verändernde Krümmungsgrade gebogen sind, aufzunehmen. Demgemäß ist der Plattenrahmen 36 an jeder seiner Ecken innerhalb des Rahmens 30 operativ an den unteren Enden von Schraubspindeln 37 von verbundenen Abstützfüßen 38 befestigt, die auf einem die Balken 32 und 33 aufweisenden Rahmen auf dem rahmen 30 tragen werden. Auch wird oben auf dem Rahmen eine Motorantriebseinheit 40 getragen, welche geeignet ist, die Abstützfüße 38 gemeinsam anzutreiben um die Spindeln 37 zurück- oder herauszufahren, damit entsprechend der Plattenrahmen 36 und das von diesem getragene Formungselement 35 angehoben oder abgesenkt werden.
• Das untere oder Matrizen-Druckglied 27 ist, wie nachfolgend beschrieben wird, für eine vertikal hin- und hergehende Bewegung befestigt und wird auf einem Plattenrahmen 41 getragen, der in der Konstruktion dem Plattenrahmen 36 ähnlich ist. Um sicherzustellen, daß die Plattenrahmen sich frei auf- und abwärts entlang eines genauen vertikalen Pfades innerhalb des Rahmens 30 bewegen, sind sie an jeder ihrer Ecken mit stabilisierenden Rollen-Führungsmitteln versehen. Die Führungsmittel 42 enthalten Arme 43, welche an den Ecken der Plattenrahmen 36 und 41 befestigt sind. Jeder Arm trägt mehrere Rollen 44, die geeignet befestigt sind, einen rollenden Eingriff mit Spurplatten 46, die an benachbarten, winkelmäßig angeordneten Flächen der verbundenen Eckenpfosten 31 befestigt sind. Die Plattenrahmen werden somit fest gegen seitliche Bewegung gehalten, während sie in der Lage sind, sich entlang eines vertikalen Pfades frei auf- und abwärts zu bewegen.
• Das untere Druckglied 27 ist von herkömmlicher Umriß- oder Ringtyp-Konstruktion und befindet sich normalerweise in einer Ruheposition unterhalb der Rollen 25 der Biegestation 13. Das Druckglied 27 ist für eine vertikale hin- und hergehende Bewegung montiert, um eine Scheibe S von den Rollen 25 anzuheben und sie gegen das obere Druckglied 26 zu drücken, und es bringt dann die gebogene Scheibe zu den Rollen 25 zurück für eine Vorwärtsbewegung aus der die Station 13 heraus und auf die Rollen 28 für eine weitere Verarbeitung.
• Dem unteren oder Matrizen-Druckglied 27 zu ermöglichen, zwischen den Rollen 25 nach oben hindurchzugehen, um die Scheiben von diesen anzuheben, weist das Druckglied eine Formungsschiene 47 vom Ringtyp auf, die aus mehreren Segmenten 48 gebildet ist, welche einen ausreichenden gegenseitigen Abstand besitzen, um zwischen benachbarten der Rollen 25 hindurchzugehen. Die individuellen Segmente 48 sind in gegenseitigem Abstand durch Verbindungsstäbe 50 an einem Basisteil 49 befestigt und entsprechen im Umriß der zu biegenden Glasscheibe, und sie enthalten eine aufwärts gerichtete Formungsfläche 51, um der Scheibe die gewünschte Krümmung zu erteilen. Während die Förderrollen 25 als gerade gezeigt sind und die Formungsschiene als aus mehreren Segmenten gebildet gezeigt und beschrieben ist, ist es auch möglich, daß die Rollen profiliert und die Formungsschiene kontinuierlich oder ununterbrochen sind, wie in dem US- Patent Nr. 4 670 036 offenbart ist, das denselben Inhaber hat wie die vorliegende Erfindung. Der besondere Umriß der Formungsschiene 47 sowie die spezielle Krümmung der Formungsfläche 51 werden selbstverständlich durch die vorbestimmte endgültige Gestalt der zu biegenden Glasscheibe bestimmt und können wie ge wünscht verändert werden. Ein im Abstand voneinander angeordnetes Paar von vertikal hin- und hergehenden Schlagmitteln 53 (nur eins ist gezeigt) ist herkömmlich auf dem Basisteil 49 zwischen benachbarten der Rollen 25 vorgesehen für eine genaue Positionierung von hereinkommenden Glasscheiben S relativ zu dem oberen bzw. unteren Druckglied 26, 27.
• Das Basisteil 49 wird von dem unteren Plattenrahmen 41 getragen und ist mit diesem bewegbar. Ein fluidbetätigter Zylinder 54 ist unterhalb des Plattenrahmens 41 montiert und wird von den Balken 32 getragen. Der Zylinder enthält eine Kolbenstange 55, die an ihrem distalen Ende an dem Plattenrahmen 41 befestigt ist, um das untere oder Matrizen-Druckglied 27 hin- und herzubewegen zwischen seiner zurückgezogenen Position, in der sich die Formungsschiene 51 unterhalb der Förderrollen 25 befindet, und seiner angehobenen Position, in der die Ringsegmente eine erwärmte Scheibe 5 von den Förderrollen anheben und gegen das Matrizen-Druckglied 26 drücken zwischen den komplementären Formungsflächen des Patrizenelements 35 und der Formungsschiene 51, um sie in eine vorbestimmte Krümmung zu biegen. Nach Beendigung des Biegens wird die Kolbenstange 55 zurückgezogen, um den Plattenrahmen 41 abzusenken, wodurch die Formungsschiene 51 unter die Förderrollen 25 zurückgezogen wird und die gebogene Scheibe auf diesen abgelegt wird.
• Wie am besten in den Fig. 2 und 3 illustriert ist, ist das obere Patrizen-Druckglied 26 nach der Erfindung vom sogenannten einteiligen oder durchgehenden Typ. Zu diesem Zweck enthält das Patrizen- Formungselement 35 eine kontinuierliche glasformende Oberfläche, allgemein durch 56 gekennzeichnet, mit einer Konfiguration, die komplementär zu der des un teren Matrizen-Druckgliedes 27 ist. Das Formungselement 35 besteht aus irgendeinem geeigneten Material, welches in der Lage ist, den erhöhten Temperaturen zu widerstehen, denen es ausgesetzt ist, und kann beispielsweise vorteilhaft aus einem feuerfesten Material sein. Ein sich nach außen erstreckender Flansch 59, der einteilig entlang vorzugsweise dem gesamten Umfang des Formungselements 35 ausgebildet ist, arbeitet mit mehreren L-förmigen Stützen 60 zusammen, um das Formungselement an einer Stützplatte 61 zu befestigen, die geeignet an dem oberen Plattenrahmen 36 angebracht ist. Die Stützen 60 sind durch geeignete Befestigungsmittel 63 an der Stützplatte 61 angebracht und enthalten einen Armbereich 64, der mit dem Flansch 59 in Eingriff ist, wodurch dieser aufwärts gegen die Stützplatte 61 gezwungen ist, um das Formungselement 35 sicher gegen diese zu klemmen. Um eine elastische, nicht abschleifende Oberfläche für den Kontakt mit der wärmeerweichten Glasscheibe und eine Isolation vorzusehen, ist die Formungsfläche 56 mit einem Blatt 65 aus wärmefestem Tuch bedeckt, wie aus gewebter oder gestrickter Glasfaser oder dergleichen. Das Tuchblatt 65 wird straff über die Formungsfläche 56 gespannt und durch irgendein geeignetes Mittel wie die Befestigungsstützen 61 in seiner Lage gehalten, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
• Eine Kammer 66 kann, falls dies gewünscht ist, in dem Formungselement 35 ausgebildet sein, um als ein Verteiler für einen positiven oder negativen Luftdruck zu dienen zur Unterstützung bei der Formung und Handhabung der Glasscheiben. Zu diesem Zweck ist die Formungsfläche 56 mit mehreren Luftdurchgängen versehen und das Formungselement 35 mit einer Leitung 68 in Verbindung mit der Kammer 66 und einer Luftquelle. Die Luftdurchgänge können in der Form von gebohrten Löchern 67 sein, oder ein poröses oder weniger dichtes feuerfestes Material kann für das Formungselement gewählt werden, welches eine gleichförmige Luftströmung entlang der Formungsfläche ermöglichen würde ohne das Erfordernis von gebohrten Durchgängen. Ein negativer Luftdruck oder ein Vakuum kann somit an der Formungsfläche der oberen Form geschaffen werden, um die Anpassung der Scheibe hieran zu unterstützen. Das Vakuum kann dann verwendet werden, um die Scheibe zu tragen, wenn die untere Form abgesenkt wird und ein Trägerring in eine Position bewegt wird, um die Scheibe aus dem Druckbereich herauszutransportieren, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
• Wie vorstehend angezeigt wurde, sind zahlreiche Probleme mit dem erfolgreichen Biegen sehr dünnem Glas in einer Station außerhalb des Ofens verbunden. Das größte von diesen ist der inhärente Verlust von Wärme aus dem Glas, wenn es von dem Ofen zu der relativ kühleren Umgebung der Biegestation bewegt wird. Die Scheiben werden anfänglich in dem Ofen auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Glases erwärmt, um diesen Wärmeverlust zu kompensieren und sicherzustellen, daß das Glas mit der geeigneten Temperatur in der Biegestation ankommt, um ein zufriedenstellendes Biegen und eine nachfolgende Wärmebehandlung oder Temperung zu fördern. Dies hat sich als erfolgreich erwiesen, wenn Glasscheiben von herkömmlicher Dicke in der Größenordnung von 5,08 mm (0,200") oder mehr hergestellt wurde. Jedoch gilt dies nicht für die Herstellung von dünneren Glasscheiben im Dickenbereich von beispielsweise 1,52 bis 2,60 mm (0,060 bis 0,102") aufgrund der großen Geschwindigkeit des Wärmeverlusts, die mit Scheiben dieser Eigenschaft verbunden ist. Somit würde eine Überhitzung derartiger dünner Glasscheiben auf noch höhere Temperaturen, um den größeren Wärmeverlust zu kompensieren, Hitzeflecken, eine Rollverzerrung und dergleichen schaffen, wodurch die Oberflächenqualität und die optischen Eigenschaften der Glasscheiben verschlechtert werden. Dies ist von primärer Bedeutung, wenn Glas für die Fabrikation von Windschutzscheiben hergestellt wird, bei denen die optischen Anforderungen noch strikter sind als für die Seiten- und Rückfenster des Automobils.
• Die vorliegende Erfindung mildert die obigen Probleme, indem sie Druckbiegeglieder außerhalb des Ofens vorsieht, welche Heizelementes aufweisen, die schnell und wirksam eine Glasscheibe, die anfänglich in einem Ofen erwärmt wurde, wieder erwärmen. Die Heizelement der verbundenen Druckglieder können verwendet werden, um entweder die Geschwindigkeit der Wärmezerstreuung oder Kühlung der erwärmten Glasscheibe zu steuern oder deren Temperatur zu erhöhen, wenn sie zwischen den gegenüberliegenden Druckgliedern angeordnet ist. In dem ersten Fall wird der Ausgang der Heizelement so geregelt, daß sie Temperaturen liefern, die höher als die Umgebungstemperatur sind, um die Geschwindigkeit des Wärmeverlustes aus der Scheibe zu verzögern. Allgemein gesprochen, je höher die Temperatur ist, desto langsamer erfolgt der Wärmeverlust aus der Glasscheibe. In dem zweiten Fall werden die Heizelement verwendet, um die Temperatur der Scheibe zu erhöhen, indem die zerstreute Wärme ersetzt wird, wenn die Scheibe von dem Ofen zum Biegebereich bewegt wird. Es wird in Betracht gezogen, daß die Heizelemente auch verwendet werden können, um die Scheibe auf Temperaturen zu erwärmen, die diejenige überschreiten, die ursprünglich im Ofen eingestellt wurde. In jedem Fall besteht der Zweck der Erfindung darin, die Glasscheibe auf verringerten Temperaturen vor dem Eintreten in die und innerhalb der Biegestation zu halten um die ursprüngliche Qualität der Oberfläche zu bewahren. Die Heizelemente können in einem besonderen Muster oder Feld angeordnet sein und sie können individuell oder in Zonen gesteuert werden, um ein vorbestimmtes Heizprofil zu schaffen für die Steuerung der Wärmezerstreuung oder die Erhöhung der Erwärmung in der Glasscheibe.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn Glasscheiben geformt werden, die ein ungleiches oder unterschiedliches Temperaturprofil erfordern, ein erstes vorbestimmtes Temperaturprofil anfänglich in der Glasscheibe innerhalb des Ofens eingestellt. Dieses Temperaturprofil ist im Allgemeinen größer als das, was für ein ordnungsgemäßes Biegen erforderlich ist, um den inhärenten Wärmeverlust in der Scheibe, nachdem sie den Ofen verlassen hat, zu kompensieren. Ein zweites vorbestimmtes Temperaturprofil wird in den Heizelementen geschaffen, die mit den Biegegliedern verbunden sind, um die Geschwindigkeit der Wärmezerstreuung in der Glasscheibe zu steuern, während sie zwischen den beiden Biegegliedern positioniert ist. Obgleich nicht hierauf beschränkt, ist das mit den Biegegliedern verbundene Temperaturprofil im Allgemeinen proportional niedriger als das in dem Ofen in den Glasscheiben eingestellte. Die Temperaturmuster in dem Ofen und den Biegegliedern sind koordiniert, um ein geeignetes thermisches Profil der Glasscheibe zu erhalten, das für ein ordnungsgemäßes Biegen förderlich ist.
• Die mit den Biegegliedern verbundenen Heizelemente können auch verwendet werden, um ein vorbestimmtes Differenz-Temperaturprofil in einer Glasscheibe zu erzeugen, nachdem sie in dem Ofen auf eine gleichför mige Temperatur erwärmt wurde. Dies kann erreicht werden durch Steuern der Geschwindigkeit der Wärmezerstreuung von der Glasscheibe sowie durch Erhöhung der Erwärmung in der Glasscheibe. Wie leicht ersichtlich ist, nimmt die gleichförmig erwärmte Glasscheibe, wenn sie einem Differenz-Temperaturprofil des Biegegliedes ausgesetzt wird, ein Temperaturprofil an, das mit dem übereinstimmt, welchem es bei dem Biegeglied ausgesetzt ist. Dies gilt sowohl, wenn das erwärmte Biegeglied zur Steuerung der Wärmezerstreuung verwendet wird als auch, wenn es die Temperatur der Glasscheibe erhöht.
• Die Fähigkeit, ein Differenz-Temperaturprofil in einer Glasscheibe zu schaffen, ist besonders vorteilhaft wenn beispielsweise relativ dünne Glasscheiben für Windschutzscheiben geformt werden, welche Pfostenbereich haben mit wesentlich stärkeren Radien als im mittleren Bereich der Scheibe. Wie vorstehend diskutiert wurde, benötigen diese stark gekrümmten Bereiche, um eine zufriedenstellende Biegung zu ergeben, eine Erwärmung auf relativ hohe Temperaturen, die den Erweichungspunkt von Glas überschreiten, um den Wärmeverlust zu kompensieren, wenn die Glasscheibe zu der Biegestation transportiert wird. Dies wiederum hat eine nachteilige Wirkung auf die Oberflächenqualität und die optischen Eigenschaften des Glases. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Erfordernis, die Glasscheiben im Ofen auf derartig extreme Temperaturen zu erwärmen, vermieden. Die Glasscheibe wird in dem Ofen auf einen vorbestimmten Temperaturbereich erwärmt, der im Allgemeinen niedriger ist als der, bei welchem Oberflächendefekte bewirkt werden können, und in dem Druckbereich in einer gesteuerten Weise wieder erwärmt, um unmittelbar vor dem Formen die endgültigen optimalen Biegetemperaturen zu erzie len. Die Glasscheibe, die niedrigere Temperaturen aufweist, wenn sie zu der Formungsstation befördert wird, ist daher einer Beschädigung weniger zugänglich. Darüber hinaus liefern die individuellen Steuerungen, die in den Heizeinheiten des Druckgliedes vorhanden sind, sowie diejenigen in dem Ofen die erforderlichen Mittel, um ein Differenz- Temperaturprofil der Glasscheibe zu schaffen, falls dies erforderlich ist. Somit können die höheren Temperaturen, die nötig sind, um die Biegungen mit kleinerem Radius in den Pfostenbereichen zu schaffen, auf diese Bereiche beschränkt werden, während der mittlere Bereich relativ kühler gehalten wird, um die erforderlichen optischen Eigenschaften zu bewahren. Selbstverständlich gilt dies auch, wenn ein stärker Radius in einem anderen Bereich als in den Pfostenbereichen auftritt.
• Die Notwendigkeit einer unterschiedlichen Erwärmung einer Glasscheibe ist auch offensichtlich bei der Herstellung von elektrisch leitenden erwärmten Windschutzscheiben, bei der die Erwärmungseigenschaften des Glases stark durch die Sammelleitungen beeinträchtigt werden, die den Schaltkreis für die Windschutzscheibe bilden. Die Sammelleitungen haben die Neigung, die Erwärmungsgeschwindigkeit des Glases in dem Bereich unmittelbar darunter und an den Seiten hiervon zurückzuhalten, was eine höhere Erwärmungsgeschwindigkeit erforderlich macht, als sie normalerweise benötigt wird um eine gegebene Temperatur zu erhalten. Um eine gleichförmige Temperatur in einer Glasscheibe mit einer auf einer ihrer Hauptflächen angeordneten Sammelleitung zu erzielen, ist es somit beispielsweise erforderlich, mehr Wärme in dem Bereich benachbart der Sammelleitung aufzubringen als in dem Rest der Scheibe.
• Ein anderes zu berücksichtigendes Problem, insbesondere wenn dünnere Glasscheiben behandelt werden, ist die ungleichförmige Abkühlung der Scheibe, wenn sie nach dem Biegen ungesteuert gelassen wird. Der Umfang der Scheibe zerstreut Wärme schneller als der mittlere Bereich, wodurch ein Zugspannungsprofil auftritt, das seine höchsten Werte gerade innerhalb des Umfangs der Scheibe hat, woraus sich ein Kantenzustand ergibt, die Scheibe empfänglicher für einen Bruch bei der Handhabung nach dem Erreichen des thermischen Gleichgewichts macht. Das Problem ist noch ausgeprägter, wenn die Scheibe unmittelbar nach dem Biegen in einer typischen Weise auf einem wesentlich kühleren, unteren Druckglied vom Ringtyp oder einem Trägerring gestützt wird. Die Geschwindigkeit der Wärmezerstreuung an dem Umfang der Scheibe wird beschleunigt durch den Kontakt mit den kühleren Ringoberflächen, wodurch ein übersteigertes Spannungsprofil geschaffen wird, dessen Spitze gerade innerhalb der Lage des Ringes liegt und das zum Inneren der Scheibe rasch abfällt.
• Die erwärmten Druckglieder nach der Erfindung können auch wirksam verwendet werden zur Steuerung der Geschwindigkeit der Wärmezerstreuung in der Glasscheibe nach dem Biegen in einer Weise, um das obige Kühlproblem zu mildern und die Kantenfestigkeit der Scheibe zu erhöhen. Das Halten der Scheibe in Kontakt mit entweder einem oder beiden der erwärmten Druckglieder während einer gesteuerten Zeitspanne nach dem Biegen ergibt eine gleichförmigere Abkühlung der Scheibe, was zu einem Spannungsprofil führt, das Zugspannungsbereiche mit niedrigeren Spitzen hat. Die Zeitspanne, während der die Scheibe in Kontakt mit einem oder beiden der Druckglieder bleiben sollte, ist eine Funktion der Glasdicke, und sie beträgt im Allgemei nen weniger als 10 Sekunden für Glasscheiben in der Größenordnung von 1,52 bis 2,60 mm (0,060 bis 0,102") Dicke. Es wurde beispielsweise gefunden, daß das Halten einer 2,2 mm (0,090") dicken Glasscheibe gegen die erwärmte Oberfläche eines einstückigen Patrizen- Druckgliedes während einer Spanne von ungefähr 4 Sekunden nach dem Beenden des Biegevorgangs eine gleichförmigere anfängliche Abkühlgeschwindigkeit in der Glasscheibe ergibt. Nachdem die Scheibe diesen anfänglichen Abkühlvorgang durchlaufen hat, kann sie auf einer relativ kühleren Stützfläche vom Ringtyp angeordnet werden ohne eine bemerkenswerte Verschlechterung des Spannungsverteilungsprofils der Scheibe. Diese gesteuerte Abkühlung der Scheibe unmittelbar nach dem Biegen ergibt eine Glasscheibe, nachdem sie schließlich das thermische Gleichgewicht erreicht hat, deren Umfangskanten unter Druckbeanspruchung stehen und die ein niedrigeres Zugspannungsprofil innerhalb des Umfangs aufweist.
• Wie am besten in den Fig. 2 und 3 illustriert ist, sind gemäß der vorliegenden Erfindung das obere Druckglied 26 mit mehreren Heizelementen 70 und das untere Druckglied 27 mit einer Heizanordnung 71 vom Strahlungstyp versehen, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Heizelemente 70 sind von irgendeinem geeigneten elektrischen Widerstandstyp, die in das feuerfeste Formungselement eingebettet sein können in der Lage sind, Temperaturen beispielsweise im Bereich von 538 bis 649ºC (1000 bis 1200ºF) zu erreichen. Dies erzeugt Temperaturen in der Größenordnung von 371 bis 427ºC (700 bis 800ºF) an der Formungsfläche 56, was im Allgemeinen ausreichend ist, um den notwendigen Spielraum für eine wirksame Steuerung der Wärmezerstreuung in einer Glasscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung zu liefern. Wenn die Heizelemente dazu ver wendet werden, eine Glasscheibe oder einen Teil hiervon auf ihre Biegetemperatur, d. h. 538 bis 649ºC (1000 bis 1200ºF) wieder zu erwärmen, ist es selbstverständlich erforderlich, solche Heizelemente zu verwenden, die in der Lage sind, diese höheren Temperaturen in der Formungsfläche zu erzeugen. Die Heizelemente befinden sich relativ eng und im Allgemeinen parallel zu der Formungsfläche, um die wirksamste Operation zu ergeben, wodurch die Formungsfläche 56 in einer minimalen Ansprechzeit auf die gewünschte Temperatur gebracht werden kann. Die Heizelemente 70 können in ihrer Lage gegossen werden, wenn das Formungselement 35 gebildet wird, oder geeignete Öffnungen können durch Bohren durch das feuerfeste Element vorgesehen werden, nachdem es gegossen wurde. Jedes der Heizelemente 70 ist herkömmlicherweise durch zugehörige Leitungen 73 und 74 mit einer geeigneten Steuereinheit (nicht gezeigt) verbunden, um die Leistung zu jedem Heizelement zu regeln. Die Heizelemente können in Zonen gruppiert sein, falls dies gewünscht ist, um den Betrieb zu vereinfachen. Thermoelemente (ebenfalls nicht gezeigt) können auch zweckmäßig in dem Formungselement 35 angeordnet sein, um Temperaturmessungen an gewählten Stellen von diesem zu erhalten.
• Die erwärmte Patrizenform nach der vorliegenden Erfindung mildert viele der vorstehend erwähnte Probleme, die mit dem Biegen von dünnem Glas verbunden sind, indem sie ein relativ einfaches und wirksames Mittel vorgibt zum Erwärmen einer Glasscheibe, unmittelbar bevor diese gebogen wird, wodurch die Notwendigkeit beseitigt wird, eine relativ dünne Glasscheibe in dem Ofen stark zu überhitzen, um den Wärmeverlust beim Transport zur Biegestation zu kompensieren. Weiterhin werden die Heizelemente 70 individuell oder zonenweise gesteuert und können, falls dies erwünscht ist, selektiv mit Energie versorgt werden, um ein Temperaturprofil in der Glasscheibe, das anfänglich in dem Ofen eingestellt wurde, aufrecht erhalten oder erhöhen, sowie auch ein vorbestimmtes Temperaturmuster oder -profil in einer im Allgemeinen gleichförmig erwärmten Glasscheibe schaffen. Die erwärmte Patrize kann auch mit einer Vakuumquelle verbunden werden, um vorübergehend die Glasscheibe nach dem Biegen an der erwärmten Formungsfläche zu halten, um die Abkühlungsgeschwindigkeit der Scheibe zu verlangsamen und deren Kantenfestigkeit zu erhöhen.
• Die Heizanordnung 71 vom Strahlungstyp des unteren Druckgliedes 27 kann, falls erforderlich, verwendet werden, um die von dem oberen erwärmten Druckglied 26 gelieferte Wärme zu ergänzen. Die Heizvorrichtung 71 ist vorzugsweise in der Form einer Anordnung aus länglichen Streifen oder Feldern 76, von denen jedes mit einem herkömmlichen Heizmittel wie einem eingebetteten Nickeldraht-Widerstandsheizer (nicht gezeigt) versehen ist. Die Felder 76 sind auf einer Isoliertafel 77 befestigt und im Allgemeinen parallel zu dem Bewegungspfad ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Anzahl der Felder 76 derart, daß im Wesentlichen der Bereich ausgefüllt ist, der von der Formungsschiene 47 eingeschlossen ist. Ein starrer Schild 78 aus rostfreiem Stahl mit offenen Maschen oder dergleichen wird über der Anordnung von Feldern 76 durch mehrere Pfosten 80 und Befestigungsglieder 81 gestützt, um die Felder vor zufälligem Schaden aufgrund von herabfallendem gebrochenem Glas und dergleichen zu schützen. Die Heizanordnung 71 ist geeigneterweise mit einer herkömmlichen Steuereinheit (nicht gezeigt) verbunden, die eine individuelle Steuerung von jedem der Heizfelder 76 ermöglicht, um den Wärmeausgang zu regeln und ein vorbestimmtes Temperaturprofil über die Heizanordnung 71 einzustellen, im Wesentlichen dasselbe wie bei dem oberen Formungselement 35.
• Es ist darauf hinzuweisen, daß die hier gezeigte und beschriebene Form der Erfindung nur als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel derselben anzusehen ist, und daß zahlreiche Änderungen in der Größe, Gestalt und Anordnung von Teilen sowie zahlreiche verfahrensmäßige Änderungen durchgeführt werden können, ohne daß der Bereich der folgenden Ansprüche verlassen wird.

Claims (21)

1. Verfahren zum Biegen einer Glasscheibe (S), enthaltend einen ersten und zweiten Scheibenbereich, in eine gewünschte Krümmung, welches aufweist: Erwärmen der Glasscheibe (S) innerhalb eines Ofens (12) zur Einstellung eines ersten vorbestimmten Differenztemperaturprofils innerhalb der Scheibe (S) in deren Erweichungsbereich, und bei welchem der zweite Bereich auf eine höhere Temperatur erwärmt wird als der erste Bereich, Positionieren der erwärmten Glasscheibe (S) in einer Druckbiegestation (13) außerhalb des Ofens (12) zwischen einem Paar von gegenüberliegenden Druckbiegegliedern (26, 27) mit komplementären Formungsflächen (51, 56) entsprechend der gewünschten Krümmung, Schaffen eines zweiten vorbestimmten Differenztemperaturprofils an der Druckbiegestation (13) benachbart der Formungsfläche von wenigstens einem der Druckbiegeglieder (26, 27), das im allgemeinen unterschiedlich gegenüber dem ersten vorbestimmten Differenztemperaturprofil ist, Aussetzen der erwärmten Glasscheibe (S) dem zweiten Temperaturprofil, und Biegen der erwärmten Glasscheibe (S) zwischen den Druckbiegegliedern (26, 27) in die gewünschte Krümmung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das zweite vorbestimmte Differenzprofil im allgemeinen eine niedrigere Temperatur als das erste vorbestimmte Differenzprofil hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das zweite vorbestimmte Differenzprofil im allgemeinen eine höhere Temperatur als dass erste vorbestimmte Profil hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das zweite vorbestimmte Temperaturprofil Temperaturen enthält, die oberhalb und unterhalb der Temperaturen in entsprechenden Bereichen des ersten vorbestimmten Temperaturprofils rangieren.

5. Verfahren nach Anspruch 2, worin der zweite Bereich in einen kürzeren Krümmungsradius als der erste Bereich gebogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, worin der zweite Bereich ein Muster aus wärmereflektierendem Material auf einer Oberfläche von diesem enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 6, worin das wärmereflektierende Material eine Silber-Glasfritte- Zusammensetzung ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, worin das zweite vorbestimmte Temperaturprofil ein in der Formungsfläche (51, 56) jedes Druckgliedes des Paares von gegenüberliegenden Druckbiegegliedern (26, 27) geschaffenes Temperaturprofil enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 8, worin eines der Druckbiegeglieder (26, 27) eine Umriß-Formungsfläche aufweist und das zweite vorbestimmte Differenzprofil im allgemeinen innerhalb der Peripherie der Umriß-Formungsfläche geschaffen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend die Kühlung der Glasscheibe (S), worin nach dem Biegeschritt die Glasscheibe (S) in Kontakt mit wenigstens einem der Druckbiegeglieder (26, 27) während einer ausreichenden Zeitspanne gehalten wird, um ihre anfängliche Kühlgeschwindigkeit herabzusetzen, und danach aus dem Raum zwischen den Druckgliedern (26, 27) entfernt und auf eine Gleichgewichtstemperatur gekühlt wird.

11. Verfahren zum Biegen einer Glasscheibe (S), enthaltend einen ersten und zweiten Scheibenbereich, in eine gewünschte Krümmung, welches aufweist: Erwärmen der Glasscheibe (S) innerhalb eines Ofens (12) zur Einstellung einer im allgemeinen gleichförmigen Temperatur innerhalb der Scheibe in deren Erweichungsbereich, Positionieren der erwärmten Glasscheibe (S) in einer Druckbiegestation (13) außerhalb des Ofens (12) zwischen einem Paar von gegenüberliegenden Druckbiegegliedern (26, 27) mit komplementären Formungsflächen (51, 56) entsprechend der gewünschten Krümmung, Schaffen eines vorbestimmten Differenztemperaturprofils an der Formungsfläche wenigstens eines der Druckbiegeglieder (26, 27), wodurch ein vorbestimmtes Differenztemperaturprofil in der erwärmten Glasscheibe (S) eingestellt wird, und Biegen der erwärmten Glasscheibe (S) zwischen den Druckbiegegliedern (26, 27) in die gewünschte Krümmung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, worin der zweite Scheibenbereich schließlich schärfer als der erste Scheibenbereich gebogen wird, enthaltend die Erwärmung des zweiten Scheibenbereichs auf eine höhere Temperatur als die des ersten Scheibenbereichs, während die Glasscheibe (S) in Position zwischen den gegenüberliegenden Druckbiegegliedern (26, 27) ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11, worin der zweite Scheibenbereich ein auf ihm angeordnetes Muster aus wärmereflektierendem Material hat, und die Erwärmung des zweiten Scheibenbereichs auf eine höhere Temperatur als die des ersten Scheibenbereichs enthält, während die Glasscheibe (S) in Position zwischen den gegenüberliegenden Druckbiegegliedern (26, 27) ist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin enthaltend das Kühlen der Glasscheibe (S), worin nach dem Biegeschritt die Glasscheibe (S) gegen die Formungsfläche (51, 56) von wenigstens einem der Druckbiegeglieder (26, 27) während einer ausreichenden Zeitspanne gehalten wird, um ihre anfängliche Abkühlungsgeschwindigkeit herabzusetzen und danach aus dem Raum zwischen den Druckbiegegliedern (26, 27) entfernt und auf eine Gleichgewichtstemperatur abgekühlt wird.

15. Verfahren zum Erzeugen einer gekrümmten Glasscheibe mit erhöhter Kantenfestigkeit, welches aufweist: Erwärmen der Glasscheibe (S) innerhalb eines Ofens (12) auf ein vorbestimmtes Temperaturprofil in deren Erweichungsbereich, Positionieren der erwärmten Glasscheibe in einer Druckbiegestation (13) außerhalb des Ofens (12) zwischen einem Paar von gegenüberliegenden Druckbiegegliedern (26, 27) mit komplementären Formungsflächen (51, 56) entsprechend einer ge wünschten Krümmung, Erwärmen der Formungsfläche von wenigstens einem der Druckbiegeglieder (26, 27) auf ein zweites vorbestimmtes Temperaturprofil, das niedriger ist als der Erweichungsbereich der Glasscheibe (S), Biegen der erwärmten Glasscheibe (S) zwischen den Druckbiegegliedern (26, 27) in die gewünschte Krümmung, Halten der Glasscheibe (S) in Kontakt mit der erwärmten Formungsfläche wenigstens eines Druckbiegegliedes während einer Zeitspanne nach dem Biegen, um die anfängliche Abkühlungsgeschwindigkeit herabzusetzen, Entfernen der Glasscheibe (S) von der erwärmten Formungsfläche, und anschließendes Abkühlen der Glasscheibe (S) auf eine Gleichgewichtstemperatur, wodurch die Spitzen-Zugspannung benachbart dem Umfang der Glasscheibe (S) herabgesetzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, worin die Glasscheibe (S) eine Dicke in der Größenordnung von 1, 52 bis 2,6 mm (0,06 bis 0,102 Zoll) hat und die Zeitspanne kürzer als etwa 10 Sekunden ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, worin die Glasscheibe (S) etwa 2,2 mm (0,090 Zoll) dick ist und die Zeitspanne etwa 4 Sekunden beträgt.

18. Verfahren nach Anspruch 15, worin die Glasscheibe (S) in Kontakt mit der erwärmten Formungsfläche (56) eines kontinuierlichen Patrizen-Druckbiegegliedes (26) gehalten wird.

19. Vorrichtung (10) zum Druckbiegen von Glasscheiben (S), welche aufweist: einen Ofen (12) zum Erwärmen einer Glasscheibe auf im wesentlichen ihren Erweichungspunkt, eine Fördervorrichtung zum Stützen und Fördern der erwärmten Glasscheibe entlang eines im wesentlichen horizontalen Weges von dem Ofen (12) zu und zwischen entgegengesetzte untere und obere horizontal angeordnete Druckglieder (26, 27), die sich außerhalb des Ofens (12) befinden und komplementäre Formungsflächen (51, 56) haben, wobei das untere Druckglied (27) eine Formungsschiene (47) vom Ringtyp enthält, die auf einer Basis (49) befestigt ist und eine aufwärts gerichtete periphere Formungsfläche (51) hat, das obere Druckglied (26) ein feuerfestes Druckelement (35) enthält mit einer durchgehenden Formungsfläche (56), die komplementär zu der Formungsfläche des unteren Druckgliedes (27) ist, eine Anordnung von länglichen strahlenden Heizstreifen (76), die auf der Basis unterhalb der Formungsschiene (47) befestigt sind und im allgemeinen parallel zum Weg der Bewegung der Scheibe ausgerichtet sind, eine Vorrichtung zum individuellen Regulieren des Wärmeausgangs jedes strahlenden Heizstreifens (76) zur Einstellung eines vorbestimmten Temperaturprofils über der Anordnung von Heizstreifen (76), mehrere im Abstand angeordnete, längliche Heizelemente (70) vom elektrischen Widerstandstyp, die in das feuerfeste Formungselement (35) des oberen Druckgliedes (26) eingebettet sind, wobei diese Heizelemente im Abstand über das Formungselement (35) angeordnet und im allgemeinen parallel zu dem Weg der Bewegung und zu der Formungsfläche (56) ausgerichtet sind, und eine Vorrichtung zum Regulieren der zu jedem Heizelement (70) gelieferten Leistung für die Bildung einer vorbestimmten Temperatur über die Formungsfläche (56).

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, enthaltend einen offenmaschigen Schild (78), der auf der Basis (49) oberhalb der strahlenden Heizstreifen (76) und unterhalb der Formungsschiene (47) gestützt ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, enthaltend ein Blatt aus wärmeresistentem Tuch (65), das über die durchgehende Formungsfläche (56) gespannt ist.