CN103857637B - 在辊子床上移动的玻璃片材的弯曲 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于弯曲玻璃片材的装置，玻璃片材在形成成形床的上辊子床和下辊子床之间移动，该成形床在片材移动时挤压片材，所述成形床被设置在沿玻璃片材的移动方向具有弯曲的轮廓的路径上，所述成形床包括至少一个所谓的杆/鞘类型的辊子，辊子包括固定的金属杆和柔性的鞘，金属杆在长度方向上被预成形为具有弯曲的轮廓，而柔性的鞘则能够围绕所述杆旋转，所述鞘围绕所述杆旋转。杆/鞘类型的辊子可包括金属杆和柔性的鞘，金属杆被预成形为在长度方向上具有弯曲的轮廓，而鞘则能够围绕所述杆旋转，所述鞘包括由聚合体材料制成的第一壳体和由柔性的金属材料制成的第二壳体，第二壳体被设置为围绕第一壳体，第一和第二壳体成一体地一起旋转。

Description

在辊子床上移动的玻璃片材的弯曲

技术领域

本发明涉及在辊子床上移动的玻璃片材的弯曲。

更具体地，本发明涉及一种技术，在该技术中，使玻璃片材在至少一个成形床上移动，所述成形床包括沿着在玻璃片材移动方向上具有弯曲轮廓的路径设置的成形辊子。

背景技术

本发明适用于例如机动车玻璃窗（例如机动车的侧窗类型的玻璃窗）的制造。

特别地由于可使玻璃片材在它们之间只有数厘米的间距的情况下移动，这种弯曲技术通常在非常高的生产率下使用。该弯曲技术允许良好地再现玻璃成品的曲率和光学质量。

这种类型的弯曲方法和机器例如在US4540425、US4540426、US6598427和US7665331中描述。已知地，玻璃片材在炉中被加热到其软化温度，然后离开炉以上升或下降的方式移动穿过成形床，该成形床具有弯曲的轮廓（例如形状为圆形的一部分），玻璃片材以相切的方式水平地进入该成形床，该成形床赋予玻璃片材所期望的曲率。该类型的弯曲在片材移动方向上赋予片材曲率。

片材一旦成形就被退火或冷却以变硬，然后，通常地，倾斜装置允许在成形床的出口处将片材水平地移置到传送机上，该传送机将玻璃片材带向第二冷却区域然后带向出口区域。

该类型已知的最简单的方法使用直的和为完美的圆柱形的辊子，这些辊子沿着在玻璃片材的移动方向上出现的圆形的一部分排齐。该方法在移动方向上提供圆柱形的曲率，但是不在横向于移动方向的方向上提供曲率。为了在两个彼此成直角的方向上（在移动方向上和在与移动方向成直角的方向上）同时弯曲玻璃片材，提出了不同类型的辊子。US4139359提出了空竹/桶形的辊子和反作用辊子。该类型辊子的缺点在于，由于辊子在直径上的变化，辊子的表面处的切向速度取决于横向位置（即在辊子的长度上的位置）而变化幅度很大。因此，玻璃表面不可避免地受到摩擦，这会在玻璃上留下痕迹。US5069705和US5094679提出这样的成形床，该成形床使用圆柱形的辊子，但是这些辊子在被安装在弯曲装置中时在弹性区域中受迫弯曲。该受迫弯曲导致在移动方向上的横向曲率，但是不能改变其形状，该形状接近圆形，仅可改变其半径。DE33103571A提出一种辊子，该辊子包括芯，该芯覆盖有旋转鞘，该旋转鞘包括具有波纹的金属壳体。这些波纹为壳体的直径提供良好的尺寸稳定性，但是即使覆盖有外部护套(sock)也不能实现光滑表面并因此会在玻璃上留下痕迹。US2007084245（或者WO2005047198）提出了一种用于使玻璃片材成形的床，所述床包括允许所述片前进的辊子，这些辊子被沿着具有呈圆弧状的轮廓的路径设置，进入床的片材在被称为成形区域的第一区域逐渐地成形，然后通过在床的直到出口处的第二区域中被退火或冷却以硬化，由此获得弯曲的玻璃片材。

为了制造相对于移动方向横向的曲率，目前生产这样的辊子，其具有沿着其长度（因此横切于移动方向）恒定的截面，但可沿着该长度具有任何的形状。这种辊子包括固定的金属杆和围绕所述杆的柔性的鞘，所述杆是被预先成形的（即杆在被安装在弯曲装置上之前就被赋予其对应于所期望的弯曲形状的最终形状），而所述鞘则能够围绕杆旋转。该鞘围绕固定的杆旋转，并由此带动玻璃片材。因此，辊子可具有几乎任何的形状而不一定必须呈圆弧状。在被安装在弯曲装置上之前，通过赋予预弯曲的杆的形状来赋予辊子形状，不需要在所述安装过程中通过强迫的弯曲来使其变形。

发明内容

本发明涉及一种弯曲玻璃片材的装置，所述玻璃片材在形成成形床的上辊子床和下辊子床之间移动，该成形床在片材移动时挤压片材，所述成形床被设置在沿玻璃片材的移动方向具有弯曲的轮廓的路径上，所述成形床包括至少一个（为所谓的杆/鞘类型的）辊子，所述辊子包括固定的金属杆和柔性的鞘，所述金属杆在长度方向上被预成形为具有弯曲的轮廓，而所述柔性的鞘则能够围绕所述杆旋转，所述鞘围绕所述杆旋转。

为了简化，在本发明中该类型的辊子可被称为“杆/鞘辊子”。通常，两个杆/鞘类型的辊子（称为“辊子对”）通过联合作用一起挤压从它们之间经过的玻璃片材。通常，在辊子的一侧使杆/鞘辊子的鞘旋转，而在辊子的另一侧使杆维持固定。

符合本发明的装置的成形床同时赋予移动的片材两个彼此成直角（在移动方向上以及与移动方向成直角的方向上）的曲率。上床的辊子和下床的辊子（这两个辊子形成辊子对）之间的距离对应于玻璃片材的厚度。片材在辊子对之间通过会在这两个彼此成直角的方向上改变片的曲率。为了改变玻璃片材在移动方向上的曲率，适合的是以并排的方式设置至少三对辊子，这三对辊子之间的偏移在通过它们之间的片材上施加变形。当然，符合本发明的弯曲装置还可包括不改变片材曲率的杆/鞘类型的辊子对，这是由于当片材通过冷却固定形状时，不再需要继续弯曲片材而只应继续传送片材。这些实质为传送机而不是成形装置的辊子位于成形区域之后，在冷却区域、特别是退火区域中。

符合本发明的装置包括用于使玻璃片材成形的床，该成形床包括至少一个杆/鞘类型的辊子。该成形床包括上床和下床。玻璃片材在两个辊子床（上床和下床）之间移动，可为这两个辊子床装备多个杆/鞘类型的辊子。片材在两个辊子床之间被挤压，所述辊子的接触表面之间的距离对应于玻璃片材的厚度。床可具有弯曲的轮廓，该轮廓在移动方向上上升或下降，以在移动方向上赋予片材曲率。通过预先赋予杆/鞘辊子的杆的固定的弯曲来赋予片材横切于移动方向的曲率。在移动方向上或相对于移动方向横切的曲率可在移动过程中变化。因此，能够通过在移动过程中改变成形床的曲率半径的变化或者增强在成形区域的起始端和末端之间的辊子的曲率，在一个方向上或在另一个方向上逐渐增大曲率。成形床可包括成对的辊子，每对辊子包括上辊子（在片材上方）和下辊子（在片材下方），上辊子和下辊子被设置地足够近（特别地能够彼此相对）并被设置在片材的两侧，以在片材移动时挤压片材。因此，同一辊子对的两个辊子可特别地在其之间移动的片材的两侧排齐。

为了使弯曲精确，优选地减小辊子的直径。这些辊子的直径优选地在25至70mm之间，特别是在25至55mm之间。在成形区域中，在一侧的上床的辊子和在另一侧的下床的辊子优选地彼此非常接近，使得在两辊子之间的距离（上床或下床的两个相邻辊子之间的自由空间）优选地在20至140mm之间。在冷却区域中，可能地必须在辊子之间设置吹冷（包括室温）空气的喷嘴。在这种情况下，辊子之间的距离可优选地在30至150mm范围内。

在长度方向上，杆/鞘辊子具有这样的轮廓，该轮廓的曲率可多次改变正负号。这种辊子可在其长度上具有不同的曲率半径。

在移动片材的两侧彼此相对地设置的辊子对的上辊子和下辊子的弯曲轮廓可为不同的，尤其是如果要在它们之间保证等于玻璃片材的恒定距离。

在成形区域中，可设置连续的三对并列的、优选地都是杆/鞘类型的辊子，以使得能够有效地弯曲移动的片材。为此，位于移动的片材的同一侧的三个辊子的轴线适于不是排齐的（在平行于移动方向的纵向平面截面上看，即在横向视图上）并且在片材上施加比片材已有的曲率（这包括片材在到达这三个辊子时是平的的可能性）更大的曲率。正是由于该不排齐才使得能够改变移动的片材的形状。该不排齐对于并列辊子对的三个下辊子和并列辊子对的三个上辊子都是存在的。因此，符合本发明的装置可包括三对并列辊子，这三对辊子的三个上辊子的轴线不排齐，这三对辊子的三个下辊子的轴线也不排齐，使得当片材在这三对辊子之间通过时变形。

因此，只要杆/鞘辊子位于在其中辊子的功能限于传送玻璃片材的区域（例如：冷却区域）中，所述辊子就可装备到弯曲/退火装置的不改变玻璃片材形状的区域。

本发明还涉及特别被设计在符合本发明的装置中使用的特别的杆/鞘辊子。符合本发明的辊子的作用在于传送以及在必要时弯曲玻璃片材。该辊子包括金属杆和柔性的鞘，所述金属杆被预成形为在长度方向上具有弯曲的轮廓，而所述鞘则可围绕所述杆旋转，所述鞘包括由聚合体材料制成的第一壳体和由柔性的金属材料制成的第二壳体，第二壳体被设置为围绕由聚合体材料制成的壳体。杆可由钢制成，尤其是钢304或306或者任何能够抵抗杆所受温度的钢。杆被预成形，使得其即使在没有承受任何应力的情况下（尤其是在杆没有被安装在弯曲装置上的情况下）也保持其形状。因此，无论是否被安装在弯曲装置上辊子都具有同样的形状。即使杆没有被置于炉中，辊子被用于传送已经被加热至弯曲温度的玻璃片材，该温度在600至700℃之间。有利地，鞘为由聚合体材料制成的第一管状内部壳体和（交织或编织的）第二柔性金属管状壳体的组件，第二壳体围绕第一壳体。第二壳体与第一壳体接触。第二壳体通过胶合连接或简单地通过充分地将第二壳体夹在第一壳体上来被固定在第一壳体上。第二壳体的内直径大约等于第一壳体的外直径。因此，第二壳体被安装为围绕第一壳体没有间隙。通常，第二壳体没有与第一壳体完全形成一体，使得理论上能够通过施加足够的力使第二壳体围绕第一壳体旋转，这在两个壳体之间导致显著的摩擦。在本发明的范围中，第二壳体相对于第一壳体旋转的可能性是不期望的。特别地，在本发明中，第一和第二壳体充分地形成一体（并且因此相互粘结），以使得它们一起旋转，两个壳体之间的交界面因此为非滑动交界面。特别地，这意味着即使只使得一个壳体特别地在其端部处围绕杆旋转而不在另一个壳体上施加特别的力，整个鞘都旋转。该类型的鞘例如被用作用于装备到卫生设施的软管，并且被至于入水管和管道配件之间。在符合本发明的应用（即作为用于传送和/或弯曲玻璃片材的辊子）中，两个壳体成一体地起作用，并且成一体地一起围绕预成形的固定杆旋转。两个壳体由于其相互粘结而形成一体，这使得它们成为单个单元。通过在壳体的一侧（或者甚至在两侧）驱动壳体，两个壳体可围绕杆旋转。如果两个壳体足够地形成一体，那么通过仅在辊子的一侧驱动它们中的一个、特别地驱动第二（金属）壳体（例如通过将其夹在两个金属部件之间），两个壳体就可一起围绕杆旋转。在这种情况下，第一和第二壳体被称为成一体地旋转。金属杆可沿着其长度包括内部管道，使得金属杆能够通过冷却流体（空气或水）。由于该预成形杆在使用时是固定的，特别易于将冷却流体馈送和喷射到杆中和从杆中排出冷却流体。

由于第二壳体的交织或编织结构，由金属纤维制成的第二壳体具有足够光滑的表面，以免在玻璃上留下痕迹。金属鞘的这种结构要求与第一壳体具有良好的相互粘结，因为特别地由于在金属鞘和第一壳体之间没有间隙，这个粘结阻止了第二壳体的变形。特别地，如果在金属鞘下方没有与其粘结的第一壳体的情况下尝试旋转交织或编织的金属鞘，将会观察到该金属鞘形成对折和扭曲，以至于该鞘完全不足以为玻璃片材提供均一光滑的表面。同样地，如果在金属鞘上方没有与其相粘结的、由金属制成的第二壳体的情况下尝试旋转由聚合体制成的鞘，也将会观察到该壳体扭曲并且形成对折。因此，明显是由于在这两个具有非常不同的弹性的材料之间的粘结连接，所以才导致很好地符合所需要求的鞘。看起来，金属纤维阻止第一壳体围绕金属杆的扭曲，并且由聚合体制成的壳体阻止金属壳体沿着预成形的金属杆压缩。以相互粘结的方式连接两个壳体的该鞘可足够地变形，以顺着预成形的金属杆的轮廓，但是该鞘具有足够的刚性，以免过度扭曲变形和形成对折。

当然，适于使用能够抵抗其所受温度的聚合体材料。特别地，使用的聚合体材料可为聚四氟乙烯（PTFE），特别地该材料可为在Teflon商标下获得的PTFE。特别地，该材料是有利的，因为该材料的摩擦系数低，这有利于鞘围绕预成形的杆旋转，并且其至少直到400℃都是稳定的。使用的聚合体材料还可为聚乙烯，聚乙烯也具有低的摩擦系数。但是，聚乙烯由于对温度更敏感，所以更难使用。使用聚合体材料作为用于传送和使加热超过500℃的玻璃片材变形的辊子元件的可行性涉及创新的步骤。该第一壳体还可包括两个由不同材料制成的子壳体，特别地，第一子壳体由PTFE制成，而由聚乙烯制成的第二子壳体则位于第一子壳体上。

第二壳体是金属的，并且可由例如不锈钢纤维的耐火纤维制成。已经发现，毫无疑问地，通过快速地并切向于杆地向周围空气消散热量并由此避免在由聚合体制成的壳体的表面上的热区，该金属壳体有效地保护其所覆盖的由聚合体制成的壳体免受热量的影响。另外，由金属制成的编织壳体用作鞘的支撑结构，并且允许由聚合体制成的壳体抵抗其由于围绕预成形的杆旋转和在玻璃片材上的挤压作用而承受的普通压缩/延伸运动。这样，通过金属壳体施加在聚合物壳体上的支撑，金属壳体允许小至100mm的小曲率半径（至少100mm的曲率半径）的弯曲。因此，金属壳体阻止聚合体材料与移动的热片材直接接触，并且降低所述聚合材料的分解趋势。鞘以尽可能小的间隙包裹弯曲的杆，但是也具有足以允许鞘围绕杆旋转的间隙。该间隙通常在0.4至5mm之间。优选地，在杆和鞘之间（即在杆和由聚合体材料制成的第一壳体之间）设置润滑剂，以方便鞘围绕杆的旋转运动。使用的润滑剂特别地可为这样的润滑剂，该润滑剂包括具有低摩擦系数的材料，例如石墨、二硫化钼（MoS₂）或者六方氮化硼（BN）。优选地，鞘被护套包围，以柔化与玻璃的接触并且降低在玻璃上留下痕迹的风险，其中所述护套由例如硅纤维、芳纶纤维（特别是由Kevlar制成的，例如以Tuffnit商标销售的材料）或者不锈钢纤维的耐火纤维制成。护套是由编织或编结或交织纤维制成的材料。护套与鞘成一体地旋转，并例如通过设置在辊子的端部附近的胶带被固定在鞘上。玻璃片材移动并且被符合本发明的辊子成形，仅与护套接触。例如，杆的直径可为10至40mm，由聚合体材料制成的第一壳体的厚度可为1至10mm，由柔性金属材料制成的第二壳体的厚度可为0.5至10mm，通常为0.5至2mm。

具体实施方式

图1示出了符合本发明的辊子。该辊子包括固定的刚性金属杆2。包裹杆的是柔性鞘，该鞘包括由聚合体材料制成的第一壳体3和由金属编织（由紧密虚线示出）制成的第二壳体2。由聚合体制成的鞘的内直径比杆的外直径大2mm。由于第一和第二壳体之间没有间隙，它们形成一体。在杆的右手侧赋予杆固定性，所述固定性由大地标志示出。杆在其（图中的）右手侧包括轴柄5，该轴柄包括阻止杆旋转的固定元件。鞘的旋转（由箭头示出）通过轴柄6在（图中的）左手侧来确保，其中所述轴柄6可通过滚球轴承7围绕杆2旋转。该轴柄6设有夹子8，所述夹子允许夹紧金属壳体4的从由聚合材料制成的壳体3上分离的数厘米。通过使得轴柄6旋转，整个鞘由于形成鞘的两个壳体之间足够的固定性而被金属壳体4所驱动。有利地，在鞘包裹杆2之前，杆2被润滑。“护套”9围绕鞘，以柔化与玻璃片材的接触。所述护套9通过胶带10和11被固定在金属壳体上。护套9由金属壳体4来旋转。玻璃片材意图在两个胶带10和11之间移动，并且因此垂直于图或多或少在区域12中移动。

图2示出了本发明涉及的弯曲/退火机器的示意侧视图，在该机器中，玻璃片材经过加热炉，然后经过上升的成形床，然后在出口处经过第二冷却区域。玻璃片材21首先经过加热区域22（隧道炉），在该区域中玻璃片材在水平传送机23上被传送，所述传送机由在平面上排齐的一组笔直的传动辊子24来移动。在加热区域22的出口处并因此在升温炉的出口处，玻璃片材21的温度是允许其弯曲的温度。然后，玻璃片材21进入成形区域25，该区域包括成形床，在该成形床上在纵向上根据圆弧形状的轮廓安装成床的上辊子29和成床的下辊子27。玻璃片材在这两个辊子床之间移动并被挤压。辊子27和29因此形成上升的成形床，该成形床沿着与传送机23相同的方向传送玻璃片材21。在成形区域25中，玻璃片材21被赋予由符合本发明的辊子施加的弯曲。成形区域25之后是退火或冷却区域28，玻璃片材21被传送通过该区域以变硬。退火或冷却部件由吹送室30形成，所述吹送室被设置在辊子27和29的两侧，并且作用于玻璃片材21的两面上，使得通过在吹送室30之间通过并取决于所选择的吹送压力，弯曲的玻璃片材21在弯曲位置要么退火要么只是变硬。离开成形床时，弯曲的玻璃片材2被最后两对辊子27和29挤压，并且倾斜进入传送机31，该传送机在与加热区域22中的传送机23的相同的方向上传送玻璃片材。玻璃片材21然后通过平传送机32被撤出，该平传送机经过第二冷却区域33。

图3示出了符合本发明的一对辊子40和41，该辊子对挤压经过它们之间的玻璃片材46。这是移动方向上的视图，从而允许看到玻璃片材的横向曲率。

图4示出了符合本发明的三对辊子A（辊子40和41）、B（辊子42和43）、C（辊子44和45），这些辊子挤压经过它们之间的玻璃片材46。这是与（由箭头示出的）移动方向成直角的方向上的视图，从而允许看到在玻璃片材移动方向上玻璃片材的纵向曲率。如图3所示的同一片材可正在被弯曲。可看到的是，通过辊子42和43的轴线47和48的平面49与玻璃片材成直角，这意味着辊子42和43在玻璃片材的两侧良好地彼此相对地排齐。在一侧的成对的辊子A和在另一侧的成对的辊子C也是这样的。如在图4中，在横向方向上的视图中（该视图允许看见纵向截面平面），在一侧的三个上辊子40、42和44的轴线和在另一侧的三个下辊子41、43、45的轴线不是排齐的。正是该不排齐在经过它们之间的片材46上施加在移动方向上的纵向曲率。

Claims (9)

1.一种用于弯曲玻璃片材的装置，所述玻璃片材在形成成形床的上辊子床和下辊子床之间移动，所述成形床在所述片材移动时挤压所述片材，所述成形床被设置在沿所述玻璃片材的移动方向具有弯曲的轮廓的路径上，所述成形床包括至少一个用于带动玻璃片材的辊子，所述辊子包括金属杆和柔性的鞘，所述金属杆在长度方向上被预成形为具有弯曲的轮廓，而所述鞘则能够围绕所述杆旋转，其中所述金属杆在被安装在弯曲装置上之前就被赋予其对应于所期望的弯曲形状的最终形状，所述鞘包括由聚合体材料制成的第一壳体和围绕第一壳体设置的、由柔性金属材料制成的第二壳体，所述第一和第二壳体成一体地一起旋转，并且旋转是借助于所述第二壳体来实现的。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性金属材料是由交织或编织纤维制成的。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述聚合体材料是由PTFE或聚乙烯制成的。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二壳体由纤维护套覆盖。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述辊子在所述预成形金属杆和所述第一壳体之间包括润滑剂。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述辊子的一侧使所述鞘旋转，而在所述辊子的另一侧使所述杆保持固定。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述成形床包括至少一对杆/鞘类型的辊子，其被置于所述移动片材的两侧，以一起挤压所述片材。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括三对并列的辊子，所述三对辊子的三个上辊子的轴线是不排齐的，所述三对辊子的三个下辊子的轴线也是不排齐的，使得当所述片材经过所述三对辊子之间时所述片材变形。

9.一种用于通过根据权利要求1到8中任一项所述的装置来弯曲玻璃片材的方法。