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Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Fertigung von Glasscheiben und betrifft eine Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben.
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Verglasungen für Kraftfahrzeuge weisen typischerweise eine gebogene Form auf. Um eine Biegung zu erzeugen, wird die im Ausgangszustand plane Glasscheibe auf mindestens ihre Erweichungstemperatur erwärmt, typischerweise durch Heizstrahler. Anschließend wird die Glasscheibe in einem ein- oder mehrstufigen Prozess verformt. In der industriellen Serienfertigung von Glasscheiben werden verschiedene Pressbiegeverfahren eingesetzt, die schon vielfach Eingang in die Patentliteratur gefunden haben.
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Beispielsweise ist in
WO 2012/080072 ein Verfahren mit einer stufenweisen Biegung von Glasscheiben im Rand- und Innenbereich beschrieben. In
WO 2004/087590 und
WO 2006072721 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Glasscheibe zunächst auf einem Pressrahmen durch Schwerkraft vorgebogen wird, gefolgt von einer Pressbiegung mittels einer oberen und unteren Pressbiegeform. In EP 255422 und
US 5906668 ist die Biegung einer Glasscheibe durch Ansaugen gegen eine obere Pressbiegeform beschrieben.
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Mit den bekannten Pressbiegeverfahren können gebogene Glasscheiben in vielfältiger Weise hergestellt werden. Um eine hohe optische Qualität gebogener Glasscheiben zu gewährleisten, die eine weitgehend verzerrungsfreie Durchsicht erlaubt, kommen häufig sogenannte Pressrahmen zum Einsatz. Ein solcher Pressrahmen kontaktiert beim Pressbiegen nicht die gesamte Glasscheibenoberfläche, sondern nur einen peripheren Randbereich. Dem Grad der erreichbaren Biegung sind dabei allerdings Grenzen gesetzt. Insbesondere Glasscheibenformen mit lokalen Bereichen mit starker Krümmung (kleinen Krümmungsradien) und/oder starker Krümmungsänderung (hohen Krümmungsgradienten), die relativ weit vom Glasscheibenrand entfernt liegen, sind nur schwer oder gar nicht realisierbar. Dies betrifft insbesondere längliche Bereiche mit alternierender Krümmung, die auch als „Kanten“ bezeichnet werden. Solche Kanten sind ästhetisch sehr ansprechend.
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Um komplexe Glasscheibenformen zu realisieren ist es hilfreich, die betroffenen Bereiche lokal weiter zu erhitzen, um dort eine höhere Formbarkeit der Glasscheibe zu gewährleisten. Bei diskontinuierlichen Biegeverfahren ist dies relativ einfach zu erreichen. Bei solchen Biegeverfahren, die beispielsweise aus
EP 1358131 A1 und
EP 2463247 A1 bekannt sind, wird die Glasscheibe typischerweise auf einer Transportform gelagert und verweilt während des Biegeprozesses ein- oder mehrfach relativ lange an einer Stelle, darunter im Heizofen. Dort kann dann durch gezielte Gestaltung der Heizstrahler ein gewünschtes Temperaturprofil auf der Glasscheibe erzeugt werden. Die aufwendigen diskontinuierlichen Biegeverfahren sind insbesondere für hochwertige Verbundscheiben wie Windschutzscheiben gebräuchlich.
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Daneben existieren aber auch kontinuierliche Biegeverfahren, die mit einer deutlich höheren Taktung durchgeführt werden, insbesondere für Einscheibensicherheitsglas wie Seitenscheiben oder Heckscheiben. Dabei wird die Glasscheibe kontinuierlich durch die Biegevorrichtung bewegt, insbesondere auf einem Rollenfördersystem, ohne an einer Stelle zu verweilen. Diese Verfahren geben dem Glashersteller deutlich weniger Möglichkeiten, auf die Erwärmung der Glasscheibe Einfluss zu nehmen und ein spezifisches Temperaturprofil zu erzeugen. Beispielsweise offenbart
WO 2017/178733 A1 ein solches Biegeverfahren.
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US 5974834 A und
CN 105502903 A zeigen jeweils ein Verfahren, bei dem eine Glasscheibe gebogen wird, die eine Durchbrechung aufweist. Hierbei wird eine Biegeform eingesetzt, bei der innerhalb eines Außenrahmens ein kleinerer Innenrahmen angebracht ist, der zur Schwerkraftbiegung eines umlaufenden Rands der Durchbrechung dient. Die heiße Glasscheibe wird zu diesem Zweck auf der unteren Biegeform abgelegt. Der Innenrahmen dient nicht zum Pressbiegen der Glasscheibe. JPS6424034 zeigt ein Verfahren, bei dem zwei ineinander liegende Pressrahmen und eine zentrale Stütze zur Anwendung gelangen.
US20110123730 A1 zeigt ein Verfahren, bei dem eine Glasscheibe durch zwei ineinander liegende Pressrahmen mit einer alternierenden Krümmung im Randbereich versehen wird.
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben zur Verfügung zu stellen, mit der die Herstellung von Glasscheiben mit lokalen Bereichen mit starker Krümmung und/oder starker Krümmungsänderung insbesondere im Innenbereich der Scheibe bei gleichzeitig hoher optischer Qualität ermöglicht ist. Wesentlich hierbei ist, dass längliche Bereiche der Glasscheibe mit alternierender Krümmung (Kanten) in wahlfreier Positionierung herstellbar sind. Zudem soll die Herstellung derartiger Glasscheiben zeit- und kosteneffizient erfolgen können.
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Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben mit den Merkmalen des nebengeordneten Schutzanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im Sinne vorliegender Erfindung bezeichnet der Begriff „Vorbiegung“ eine nicht vollständige Biegung der Glasscheibe in Bezug auf eine definierte bzw. definierbare Endbiegung (Endgeometrie bzw. Endform) der Glasscheibe. Die Vorbiegung kann beispielsweise 10 bis 80% der Endbiegung ausmachen. Der Begriff „Biegung“ kann sich auf eine Vor- oder Endbiegung beziehen.
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Die Glasscheibe weist einen an eine Glasscheibenkante angrenzenden, endständigen Randbereich auf, beispielsweise ein die Glasscheibe streifenförmig umlaufender Randbereich. Beispielsweise liegt die Streifenbreite im Bereich von 3 bis 150 mm. Die Glasscheibenkante wird durch eine (Schnitt-)Fläche gebildet, die typischer Weise senkrecht zu den beiden einander gegenüberliegenden Glasscheibenoberflächen angeordnet ist. Der Randbereich umgrenzt einen Zentral- bzw. Innenbereich der Glasscheibe, der direkt an den Randbereich angrenzt. Die Glasscheibe kann einer Biegung im Rand- und/oder Innenbereich unterzogen werden. Die Glasscheiben weisen vorzugsweise keine Durchbrechungen auf.
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Der Begriff „seitlich“ bzw. „seitlich versetzbar“ bezeichnet eine Bewegung mit mindestens einer horizontalen Bewegungskomponente, durch welche ein Bauteil relativ zu einem anderen Bauteil seitlich angeordnet werden kann.
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Die Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben umfasst typischer Weise mehrere strukturell und funktionell voneinander abgrenzbare Zonen oder Kammern. Ein Bestandteil ist eine Biegezone oder Biegekammer zum Pressbiegen von erwärmten Glasscheiben, die vorteilhaft mit einer Heizeinrichtung zum Erwärmen von Glasscheiben ausgerüstet ist. Insbesondere kann die Biegekammer zu diesem Zweck auf eine Temperatur gebracht werden, die ein plastisches Verformen von Glasscheiben ermöglicht und typischer Weise im Bereich von 600°C bis 750°C liegt.
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Die Biegekammer zum Pressbiegen von Glasscheiben umfasst eine erste bzw. obere Pressbiegeform, welche über eine Pressfläche zum Kontaktieren einer Glasscheibe verfügt. Zur leichteren Bezugnahme wird die Pressfläche der ersten Pressbiegeform als „erste Pressfläche“ bezeichnet. Die erste Pressfläche kann gedanklich in einen äußeren Flächenabschnitt und einen inneren Flächenabschnitt unterteilt werden. Der äußere Flächenabschnitt ist vorzugsweise für eine Randbiegung im Randbereich der Glasscheibe geeignet geformt. Der innere Flächenabschnitt ist vorzugsweise für eine Flächenbiegung in dem vom Randbereich umgebenen Zentral- bzw. Innenbereich der Glasscheibe geeignet geformt. In Arbeitsposition ist die erste Pressfläche der ersten Pressbiegeform in Schwerkraftrichtung, d.h. nach unten, orientiert. Vorzugsweise ist die erste Pressfläche der ersten Pressbiegeform vollflächig ausgebildet, wobei auch Durchbrechungen wie Sauglöcher (siehe unten) oder dergleichen vorgesehen sein können.
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Die Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben umfasst mindestens ein Mittel zum Festlegen einer Glasscheibe an der ersten Pressfläche der ersten Pressbiegeform. Das Mittel zum Festlegen einer Glasscheibe umfasst vorteilhaft eine pneumatische Saugeinrichtung zum Ansaugen eines gasförmigen Fluids, insbesondere Luft, durch welche die Glasscheibe mithilfe von Unterdruck gegen die erste Pressfläche gezogen werden kann. Die erste Pressfläche kann zu diesem Zweck beispielsweise mit mindestens einem Saugloch, vorteilhaft mit einer Vielzahl von über die Pressfläche beispielsweise gleichmäßig verteilten Sauglöchern versehen sein, an denen für eine Saugwirkung an der ersten Pressfläche jeweils ein Unterdruck anlegbar ist. Die Saugeinrichtung kann alternativ oder ergänzend eine die erste Pressfläche umrandende Schürze aufweisen, durch die ein Unterdruck an der Pressfläche erzeugbar ist. Die Saugeinrichtung erzeugt einen typischerweise nach oben gerichteten Strom eines gasförmigen Fluids, insbesondere Luft, der ausreicht, um die Glasscheibe an der ersten Pressfläche festzuhalten. Dies ermöglicht es insbesondere, eine untere Pressbiegeform oder einen Vorspannrahmen zur Aufnahme der an der Pressfläche festgelegten Glasscheibe unterhalb der Glasscheibe zu platzieren.
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Alternativ oder ergänzend umfasst das Mittel zum Festlegen einer Glasscheibe vorteilhaft eine pneumatische Blaseinrichtung zum Erzeugen eines gasförmigen Fluidstroms, insbesondere eines Luftstroms, die so ausgebildet ist, dass eine Glasscheibe durch den gasförmigen Fluidstrom von unten her angeblasen, hierdurch angehoben und gegen die erste Pressfläche der oberen Pressbiegeform gedrückt werden kann. Die Blaseinrichtung kann insbesondere so ausgebildet sein, dass die an der ersten Pressfläche festgelegte Glasscheibe durch den vom gasförmigen Fluidstrom ausgeübten Druck im Randbereich und/oder im Innenbereich, vorteilhaft wenigstens im Randbereich, vorgebogen wird.
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Wie hier und im Weiteren verwendet, bezieht sich der Begriff „Festlegen“ auf die Fixierung einer Glasscheibe an der ersten Pressfläche der ersten bzw. oberen Pressbiegeform, wobei die Glasscheibe gegen die erste Pressfläche gedrückt und/oder an die erste Pressfläche gesaugt werden kann. Das Festlegen einer Glasscheibe an der ersten Pressfläche ist nicht zwingend mit einem Biegevorgang verbunden, führt jedoch typischer Weise zu einer zumindest geringfügigen Biegung der plastisch verformbaren Glasscheibe.
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Die erste bzw. obere Pressbiegeform dient zum Festlegen einer Glasscheibe an der ersten Pressfläche. Die erste Pressbiegeform dient auch zum Ablegen der Glasscheibe auf einer unteren Pressbiegeform oder einem Vorspannrahmen oder zum Verpressen der Glasscheibe zwischen der oberen Pressbiegeform und der unterer Pressbiegeform.
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Die Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben umfasst weiterhin eine zweite bzw. untere Pressbiegeform mit einer Pressfläche zum Auflegen einer Glasscheibe, Verpressen einer Glasscheibe im Zusammenwirken mit der ersten Pressbiegeform, und optional auch zum Transportieren einer Glasscheibe. Zur leichteren Bezugnahme wird die Pressfläche der zweiten Pressbiegeform als „zweite Pressfläche“ bezeichnet. In Arbeitsposition ist die zweite Pressfläche der zweiten Pressbiegeform entgegen Schwerkraftrichtung, d.h. nach oben, orientiert.
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Wie hier und im Weiteren verwendet beziehen sich die Begriffe „obere Pressbiegeform“ und „untere Pressbiegeform“ auf zwei verschiedene Pressbiegeformen, wobei in Arbeitsposition zum Verpressen einer Glasscheibe die obere Pressbiegeform oberhalb der unteren Pressbiegeform angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß weist die zweite Pressbiegeform einen Pressrahmen auf. Der Pressrahmen ist in Form eines nicht unterbrochenen oder unterbrochenen Rahmens ausgebildet. Der Pressrahmen umgrenzt einen (Innen-)Bereich der zweiten Pressbiegeform. Der Pressrahmen der zweiten Pressbiegeform weist eine Pressfläche (d.h. Pressflächenabschnitt der zweiten Pressfläche) auf, die für die Biegung einer Glasscheibe (nur) in deren Randbereich geeignet ausgebildet ist. Der mit der Pressfläche des Pressrahmens kontaktierte Bereich der Glasscheibe ist typischerweise ein umlaufender peripherer (z.B. streifenförmiger) Randbereich der Glasscheibe, wobei die Glasscheibe aber auch über die Pressfläche des Pressrahmens überstehen kann. Die Pressfläche des Pressrahmens ist beispielsweise in Form eines Streifens ausgebildet, beispielsweise mit einer Streifenbreite im Bereich von 3 bis 150 mm. Es versteht sich, dass eine größere Breite durch eine bessere Gewichtsverteilung vorteilhaft im Hinblick auf die Vermeidung von unerwünschten Markierungen (Änderungen der planen Oberflächen der Glasscheibe) ist, wobei durch das Pressen der Glasscheibe im Randbereich der Erzeugung von Markierungen entgegengewirkt werden kann. Der Rahmen ist typischerweise so ausgebildet, dass durch die Pressfläche des Rahmens ein (z.B. streifenförmiger) umlaufender Randbereich der Glasscheibe pressbiegbar ist. Entsprechend dem umlaufenden Randbereich der Glasscheibe ist auch der Pressrahmen „umlaufend“ ausgebildet. Der Rahmen kann eine oder mehrere Unterbrechungen aufweisen, wobei der umlaufende Randbereich der Glasscheibe in diesem Fall dort wo der Rahmen unterbrochen ist, nicht vom Pressrahmen pressbiegbar. Der Pressrahmen ist eine geschlossene Struktur, wobei der Pressrahmen in seiner Form dem umlaufenden Randbereich der Glasscheibe und somit der äußeren Kontur der Glasscheibe angepasst ist. Der Pressrahmen kann auch als „ringförmig“ bezeichnet werden, mit der Maßgabe, dass der Pressrahmen jede beliebige, an die äußere Kontur der Glasscheibe angepasste Form haben kann, welche typischer Weise von der Kreisringform abweicht.
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Die zweite Pressbiegeform ermöglicht eine Flächenbiegung durch Schwerkraft in einem vom Randbereich umgebenen Innenbereich der Glasscheibe und ist zu diesem Zweck so ausgebildet, dass ein Durchsacken des Innenbereichs der Glasscheibe aufgrund von Schwerkraft in dem vom Pressrahmen umgrenzten Bereich der zweiten Pressbiegeform möglich ist. Die zweite Pressbiegeform kann zu diesem Zweck offen, d.h. mit einer zentralen Durchbrechung versehen sein, welche von dem Pressrahmen umgrenzt wird. Alternativ kann die zweite Pressbiegeform auch vollflächig ausgebildet sein, solange ein Durchsacken des Innenbereichs der Glasscheibe ermöglicht ist. Eine offene Gestaltung ist im Hinblick auf eine einfachere Prozessierung von Glasscheiben bevorzugt. Bei der Schwerkraftbiegung wird die Glasscheibe durch ihr Eigengewicht gebogen.
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Die zweite Pressbiegeform weist weiterhin ein oder mehrere Presselemente - im Weiteren als „Presseinlagen“ bezeichnet - auf, welche zum Pressbiegen einer Glasscheibe geeignet ausgebildet sind. Falls in der weiteren Beschreibung auf mehrere Presseinlagen Bezug genommen wird, beziehen sich diese Ausführungen stets auch auf den Fall, dass die zweite Pressbiegeform nur eine einzige Presseinlage aufweist, sofern nicht mehrere Presseinlagen zwingend erforderlich sind.
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Die Presseinlagen sind jeweils zumindest abschnittsweise (d.h. teilweise) innerhalb des vom Pressrahmen umgrenzten Bereichs angeordnet. Eine Presseinlage kann sich vollständig innerhalb des vom Pressrahmen umgrenzten Bereichs befinden. Eine Presseinlage kann sich aber auch mit einem Ende oder beiden Enden in den Pressrahmen (d.h. in eine jeweilige Unterbrechung des Pressrahmens) hinein erstrecken und den Pressrahmen zu einer nicht durchbrochenen, geschlossenen Struktur ergänzen.
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Sowohl der Pressrahmen als auch die Presseinlagen weisen jeweils einen Pressflächenabschnitt zum Verpressen einer Glasscheibe im Zusammenwirken mit der ersten Pressfläche der ersten Pressbiegeform auf. Die Pressflächenabschnitte des Pressrahmens und der Presseinlagen bilden gemeinsam die zweite Pressfläche der zweiten Pressbiegeform. Die zweite Biegeform ohne Presseinlagen kann auch als Pressrahmen (z.B. Pressring) bezeichnet werden.
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Die zum Verpressen einer Glasscheibe dienende erste Pressbiegeform verfügt über eine erste Pressfläche die komplementär zur zweiten Pressfläche der zweiten Pressbiegeform ausgebildet ist. Komplementär bedeutet hier, dass die erste Pressfläche der ersten Pressbiegeform als Negativform zur zweiten Pressfläche, welche dann die Positivform ist, ausgebildet ist.
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Die erste Pressbiegeform und die zweite Pressbiegeform sind in vertikaler Richtung relativ zueinander versetzbar, so dass eine Glasscheibe zwischen den beiden Pressflächen pressbiegbar ist. Die Glasscheibe wird hierdurch im Randbereich sowie in einem vom Randbereich umgebenen Innenbereich pressgebogen. Zudem kann eine Biegung der Glasscheibe im Rand- und Innenbereich durch Schwerkraft erfolgen, wenn die Glasscheibe der zweiten Pressbiegeform aufliegt. Der Begriff „Pressbiegeform“ schließt nicht aus, dass die Glasscheibe ergänzend einer Schwerkraftbiegung auf der zweiten Pressbiegeform unterzogen wird. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt stets ein Pressbiegen einer Glasscheibe mittels der beiden Pressbiegeformen. Beispielsweise wird eine Glasscheibe zunächst auf der unteren Pressbiegeform abgelegt, gefolgt von einem Verpressen zwischen den beiden Pressbiegeformen, oder eine Glasscheibe wird zwischen den beiden Pressbiegeformen verpresst, ohne dass die Glasscheibe vorher auf die zweite Pressbiegeform abgelegt wird.
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Die Presseinlagen haben jeweils eine längliche Form und sind in Form einer Strebe ausgebildet. Die Presseinlagen ergänzen sich hierbei nicht zu einer geschlossenen Struktur und formen keinen Rahmen. Insbesondere dienen die Presseinlagen nicht dazu, eine Glasscheibe im Bereich eines umlaufenden Rands einer Durchbrechung zu biegen.
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Die eine oder mehreren Presseinlagen sind jeweils so ausgebildet, dass durch jeden Pressflächenabschnitt einer Presseinlage ein länglicher Bereich mit alternierender Krümmung der Glasscheibe pressbiegbar ist. Mit anderen Worten, durch jede Presseinlage allein kann ein Bereich mit alternierender Krümmung der Glasscheibe hergestellt werden. Dementsprechend können durch mehrere Presseinlagen mehrere Bereiche mit alternierender Krümmung der Glasscheibe erzeugt werden. Jeder Bereich mit alternierender Krümmung wird, entsprechend der Anordnung der Presseinlagen, zumindest im Innenbereich der Glasscheibe, der keinen direkten Kontakt mit dem Pressrahmen hat, durch die Presseinlage mittels Pressbiegen zwischen den beiden Pressbiegeformen und gegebenenfalls mittels Schwerkraftbiegung auf der zweiten Pressbiegeform erzeugt. Durch die Einwirkung der Presseinlagen auf die Glasscheibe kann jeweils ein Bereich mit alternierender Krümmung durch eine Kombination aus Schwerkraftkraftbiegung und Verpressen oder alternativ nur durch Verpressen im Innenbereich und optional Randbereich der Glasscheibe erzeugt werden.
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Ein Bereich der Glasscheibe mit alternierender Krümmung kann auch als „Kante“ bezeichnet werden und ist als eine Kombination bzw. Abfolge von konvexer Krümmung und konkaver Krümmung der Glasscheibe anzusehen. Eine konvexe Krümmung ist eine Ausbauchung, eine konkave Krümmung eine Einsenkung der Glasscheibe. An einer Einsenkung der Glasscheibe vertieft sich die Glasscheibe z.B. entgegen Schwerkraftrichtung, d.h. in Richtung zur ersten Pressbiegeform. An einer Ausbauchung vertieft sich die Glasscheibe z.B. in Schwerkraftrichtung, d.h. in Richtung zur unteren Pressbiegeform. Die Abfolge von konvexer Krümmung und konkaver Krümmung liegt quer zur Erstreckung des länglichen Bereichs mit alternierender Krümmung (Kante) vor.
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Jede der beiden Pressbiegeformen weist eine Pressfläche auf, die mit der Glasscheibe in Kontakt kommt und zur Formung auf diese einwirkt, um sie an die Form der Pressfläche anzupassen und dadurch zu biegen. Die Pressfläche ist somit dazu geeignet, die Form der Glasscheibe zu beeinflussen. Die Pressfläche kann auch als Kontaktfläche oder generell als „Wirkfläche“ bezeichnet werden. Die Pressfläche legt die Form der gebogenen Glasscheibe fest. Die Pressfläche kann in unmittelbarem Kontakt zur Glasscheibe stehen. Die Pressfläche kann aber auch beispielsweise mit einem Gewebe versehen sein, welches zwischen der eigentlichen Pressfläche und der Glasscheibe angeordnet ist.
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Die Pressflächen haben generell eine definierte Geometrie, wobei die Pressbiegeformen zu diesem Zweck hinreichend starr sind. Der umlaufenden Pressrahmen und die mindestens eine Presseinlage sind beispielsweise als Gussteil geformt. Die Pressflächen sind beispielsweise durch Fräsen hergestellt.
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Die erste Pressfläche der ersten bzw. oberen Pressbiegeform ist typischer Weise vollflächig ausgebildet. Eine vollflächige Pressfläche kann auch massiv bezeichnet werden und steht am Ende des Biegeschrittes mit einem Großteil der Glasscheibenfläche in Kontakt. Die vollflächige Pressfläche kann mit Löchern oder Öffnungen ausgestattet sein, durch die eine Saugwirkung auf die der Pressfläche zugewandten Oberfläche der Glasscheibe ausgeübt werden kann.
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Die zweite Pressfläche der zweiten bzw. unteren Pressbiegeform ist durch den Pressrahmen und die eine oder mehreren Presseinlagen ausgebildet. Eine untere Pressbiegeform ohne Presseinlagen kann auch als Pressrahmen bezeichnet werden. Ein Rahmen kann auch nur zur Auflage einer Glasscheibe vorgesehen sein (d.h. nicht zum Pressbiegen). Ein Beispiel hierfür ist der Vorspannrahmen (siehe unten).
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Die Pressfläche einer Pressbiegeform kann eben, konvex und/oder konkav ausgebildet sein. Unter einer konkaven Form wird eine Form verstanden, bei der die Ecken und Ränder der Glasscheibe im bestimmungsgemäßen Kontakt mit der Pressfläche in Richtung von der Pressbiegeform weg gebogen sind. Unter einer konvexen Form wird umgekehrt eine Form verstanden, bei der die Ecken und Ränder der Glasscheibe im bestimmungsgemäßen Kontakt mit der Pressfläche in Richtung zur Pressbiegeform hingebogen sind. Eine im Wesentlichen konkave Pressfläche kann zusätzlich konvexe Bereiche aufweisen und eine im Wesentlichen konvexe Pressfläche zusätzlich konkave Bereiche.
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Die Glasscheibe wird typischerweise horizontal liegend durch die Biegevorrichtung transportiert. Unter einer unteren Pressbiegeform wird im Sinne der Erfindung eine Form verstanden, welche die untere (dem Erdboden zugewandte) Oberfläche der Glasscheibe berührt beziehungsweise ihr zugeordnet ist und auf sie wirkt. Unter einer oberen Pressbiegeform wird eine Form verstanden, die der oberen (vom Erdboden abgewandte) Oberfläche der Glasscheibe zugeordnet ist und auf sie wirkt. Die Glasscheibe wird von der Transportvorrichtung an die Pressfläche der oberen Pressbiegeform angeblasen und/oder angesaugt, oder mit einem Werkzeug, beispielsweise der unteren Pressbiegeform, an die obere Pressbiegeform gepresst. Die obere Pressbiegeform kann ortsfest installiert sein oder sich zur Übernahme oder zum Verpressen der Glasscheibe absenken.
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Typischerweise steht zu Beginn des Biegeschritts nur ein Teil der Pressfläche mit der Glasscheibe in Kontakt und die Glasscheibe legt sich im Laufe des Biegeschritts an die Pressfläche an. Dies kann unter Einwirkung der Schwerkraft, eines Pressdrucks oder einer Saugwirkung erfolgen.
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Die Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben umfasst eine obere Pressbiegeform und eine untere Pressbiegeform, zwischen denen eine Glasscheibe pressgebogen werden kann. Die obere Pressbiegeform weist bevorzugt eine vollflächige Pressfläche auf. Die untere Pressbiegeform weist eine Pressfläche mit einem rahmenartigen Pressflächenabschnitt für den Randbereich der Glasscheibe und einem durch mindestens eine Presseinlage bereitgestellten Pressflächenabschnitt für den Innenbereich und optional Randbereich der Glasscheibe auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Glasscheibe an die Pressfläche der oberen Pressbiegeform angeblasen und/oder angesaugt. Die Vorrichtung umfasst außerdem Mittel, um die untere und die obere Pressbiegeform gegeneinander zu bewegen, beispielsweise Zylinder, Stellmotoren, ein Kettenzugsystem oder einen Roboterarm, mit denen die obere Pressbiegeform abgesenkt und/oder die untere Pressbiegeform angehoben werden kann. Beispielsweise ist die erste bzw. obere Pressbiegeform mit einem Bewegungsmechanismus gekoppelt, durch den die erste Pressbiegeform der zweiten bzw. unteren Pressbiegeform zugestellt werden kann. Möglich ist jedoch auch, dass die zweite bzw. untere Pressbiegeform der ersten bzw. oberen Pressbiegeform zugestellt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben ermöglicht in vorteilhafter Weise die Herstellung von Glasscheiben mit lokalen Bereichen, die jeweils eine alternierende Krümmung aufweisen. Diese Bereiche weisen typischer Weise kleine Krümmungsradien und/oder starke Krümmungsänderungen (hohe Krümmungsgradienten) auf und können in vorteilhafter Weise auch relativ weit vom Glasscheibenrand entfernt liegen (also im Innenbereich der Glasscheibe). Ermöglicht wird dies durch ein oder mehrere Presseinlagen der zweiten Pressbiegeform, die jeweils geeignet dazu ausgebildet sind, einen länglichen Bereich mit alternierender Krümmung zu erzeugen (Kante). Die Presseinlagen sind jeweils zumindest teilweise innerhalb des Pressrahmens angeordnet, d.h. innerhalb des vom umlaufenden Pressrahmen umgrenzten Bereichs der zweiten Pressbiegeform, in dem eine Schwerkraftbiegung der Glasscheibe ermöglicht ist. Die Verwendung von Presseinlagen ermöglicht somit in vorteilhafter Weise die Herstellung von Glasscheiben mit sehr komplexen Geometrien, in denen stark gebogene Kanten im Innenbereich der Glasscheibe vorhanden sind, mit hoher optischer Qualität.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben weist die untere Pressbiegeform mehrere Presseinlagen auf, sodass mehrere lokale Bereiche mit alternierender Krümmung (Kanten) herstellbar sind. Wie bereits ausgeführt, ergänzen sich die Presseinlagen nicht zu einem (z.B. geschlossenen) Rahmen, um eine Glasscheibe im umlaufenden Randbereich einer Durchbrechung zu biegen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung befinden sich eine oder mehrere Presseinlagen jeweils vollständig innerhalb des vom Pressrahmen umgrenzten Bereichs. In diesem Fall können Kanten nur im Innenbereich der Glasscheibe erzeugt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erstrecken sich eine oder mehrere Presseinlagen jeweils mit einem Ende oder mit beiden Enden bis zum Pressrahmen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Erzeugung einer Kante, die sich bis zum Randbereich der Glasscheibe erstreckt. Möglich ist auch, dass sich eine oder mehrere Presseinlagen jeweils mit einem Ende oder beiden Enden in eine jeweilige Unterbrechung des Pressrahmens hinein erstrecken. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn der Pressflächenabschnitt (d.h. Kontur der Pressfläche) einer jeweiligen Presseinlage in die Pressfläche (d.h. Kontur der Pressfläche) des Pressrahmens kontinuierlich fortgeführt wird (entweder durch die Presseinlage oder den Pressrahmen selbst), so dass eine Kante auch in den Randbereich der Glasscheibe kontinuierlich fortgeführt werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Presseinlagen nebeneinander liegend, insbesondere parallel nebeneinander liegend oder schräg zueinander angestellt, angeordnet. Besonders vorteilhaft sind mehrere Presseinlagen nebeneinander liegend und symmetrisch in Bezug auf eine sich zwischen den Presseinlagen erstreckende (gedachte) Symmetrieachse angeordnet. Die Symmetrieachse schneidet die Presseinlagen hierbei nicht, sondern die Presseinlagen sind beiderseits der Symmetrieachse angeordnet. Hierdurch können ästhetisch besonders ansprechende Kanten in Glasscheiben erzeugt werden, welche beispielsweise als Dach-, Heck- oder Seitenfenster eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
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Beispielsweise sind die Presseinlagen so angeordnet, dass sich die erzeugten Kanten in einer Längsrichtung (Hochrichtung) der Glasscheibe erstrecken oder hierzu schräg angestellt sind. Beispielsweise sind die Presseinlagen so angeordnet, dass sich die erzeugten Kanten in einer Querrichtung der Glasscheibe erstrecken oder hierzu schräg angestellt sind. Die Längsrichtung einer Glasscheibe entspricht beispielsweise der Bewegungsrichtung eines Fahrzeugs. Die Querrichtung der Glasscheibe ist die hierzu senkrechte Richtung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben sind die Pressflächenabschnitte der Presseinlagen jeweils stufig ausgebildet. Mit stufiger Ausbildung ist gemeint, dass ein Pressflächenabschnitt einen Bereich mit alternierender Krümmung enthält. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung von Kanten im Innenbereich einer Glasscheibe, die ästhetisch sehr ansprechend sind.
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Die Presseinlagen können grundsätzlich beliebig ausgebildet sein, solange gewährleistet ist, dass der von jeder Presseinlage bereitgestellte Pressflächenabschnitt eine Pressbiegung der Glasscheibe mit der ersten Pressbiegeform zum Erzeugen eines Bereichs mit alternierender Krümmung der Glasscheibe (Kante) ermöglicht. Im Hinblick auf die Vermeidung von optischen Fehlern vor allem im Innenbereich der Glasscheibe kann es vorteilhaft sein, wenn eine Presseinlage einen Kern mit Überzug aufweist, wobei der Überzug nachgiebiger, d.h. weicher, ist als der Kern. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die Glasscheibe gleichsam „weicher“ zur Anlage gegen die zweite Pressfläche gelangt, wodurch optische Fehler weniger häufig auftreten. Der Überzug besteht aus einem Material, welches die hohen Temperaturen beim Pressbiegen aushält. Vorzugsweise ist der Überzug aus einem Gewirk (Maschenware) gefertigt, welches beispielsweise Stahl- und Glasfasern enthält. Derartige Überzüge sind dem Fachmann aus dem Fachhandel bekannt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben umfasst die Biegezone mindestens eine weitere erste bzw. obere Pressbiegeform mit einer ersten Pressfläche für eine Glasscheibe. Die weitere erste Pressbiegeform muss nicht zwingend zum Verpressen einer Glasscheibe mit der zweiten Pressbiegeform eingesetzt werden. Denkbar ist, dass die weitere erste Pressbiegeform nur zum Festlegen einer Glasscheibe an deren ersten Pressfläche und Ablegen auf der zweiten Pressbiegeform eingesetzt wird.
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Die mindestens eine weitere erste Pressbiegeform und die zweite Pressbiegeform sind in vertikaler Richtung relativ zueinander bewegbar, so dass eine Glasscheibe auf der zweiten Pressbiegeform ablegbar und/oder pressbiegbar ist. Vorzugsweise ist die zweite Pressbiegeform zwischen den beiden ersten Pressbiegeformen zugeordneten Arbeitspositionen relativ zu den ersten Pressbiegeformen seitlich (d.h. mit mindestens einer horizontalen Bewegungskomponente) bewegbar. Vorteilhaft ist die untere Pressbiegeform in einer horizontalen Ebene reziprok und translatorisch (1-dimensional) bewegbar. Typischer Weise befindet sich die einer jeweiligen ersten Pressbiegeform zugeordnete Arbeitsposition der zweiten Pressbiegeform in vertikaler Richtung (z.B. direkt) unterhalb der ersten Pressbiegeform.
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Vorteilhaft verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin über eine Vorwärmzone bzw. Vorwärmkammer mit einer Heizeinrichtung zum Erwärmen von Glasscheiben auf eine Biegetemperatur, sowie einen Transportmechanismus, insbesondere vom Typ Rollenbett, zum Transportieren von Glasscheiben von der Vorwärmzone zur Biegezone bzw. Biegekammer, insbesondere zu einer Entnahmeposition (z.B. direkt) unterhalb der ersten Pressbiegeform. Das Rollenbett ist vorteilhaft so ausgebildet, dass einzelne Glasscheiben nacheinander zur Entnahmeposition transportiert werden können. Die Entnahmeposition kann insbesondere einem Endabschnitt des Rollenbetts entsprechen.
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Vorteilhaft verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin über eine thermische Vorspannzone mit einer Kühleinrichtung zum thermischen Vorspannen einer Glasscheibe, wobei ein Vorspannrahmen (z.B. Vorspannring) zum Transport einer Glasscheibe vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Vorspannrahmen zwischen zwei Arbeitspositionen relativ zur ersten Pressbiegeform in reziproker Weise seitlich bewegbar ist (d.h. mit mindestens einer horizontalen Bewegungskomponente). Vorteilhaft ist der Vorspannrahmen in der horizontalen Ebene reziprok und translatorisch (1-dimensional) bewegbar.
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Durch das thermische Vorspannen (Tempern) wird gezielt eine Temperaturdifferenz zwischen einer Oberflächenzone und einer Kernzone der Glasscheibe erzeugt, um die Bruchfestigkeit der Glasscheibe zu erhöhen. Die Vorspannung der Glasscheibe wird vorteilhaft mittels einer Vorrichtung zum Anblasen der Glasscheibe mit einem gasförmigen Fluid, vorzugsweise Luft, erzeugt. Vorzugsweise werden die beiden Oberflächen einer Glasscheibe gleichzeitig mit einem kühlenden Luftstrom beaufschlagt.
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Vorteilhaft weist der Vorspannrahmen zum Transportieren einer Glasscheibe von der Biegezone zur Vorspannzone eine für eine Randbiegung im Randbereich der Glasscheibe geeignet ausgebildete Rahmenfläche auf. Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Vorspannrahmen für eine Flächenbiegung durch Schwerkraft im Innenbereich der Glasscheibe geeignet ausgebildet ist. Der Vorspannrahmen weist nur einen Rahmen, jedoch keine Biegeelemente im einem vom Rahmen umgrenzten Innenbereich auf. Insbesondere weist der Vorspannrahmen keine Presseinlagen auf.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben umfasst vorteilhaft zumindest ein, insbesondere mehrere, Heizmittel zur Erwärmung der zu biegenden Glasscheibe. Die Heizmittel sind vorzugsweise geeignet, die Glasscheibe im Wesentlichen gleichmäßig zu erwärmen, wie es auch bei herkömmlichen Biegevorrichtungen üblich ist. Unter einer gleichmäßigen Erwärmung wird eine solche Erwärmung verstanden, bei der die gesamten Hauptoberflächen der Glasscheibe im Wesentlichen derselben Temperatur ausgesetzt werden, ohne dass ein ausgeprägtes Temperaturprofil erzeugt werden würde. Möglich wäre jedoch auch, die Glasscheiben dort, wo eine besonders starke Krümmung erzeugt wird, stärker zu erwärmen. Die zu biegende Glasscheibe ist im Ausgangszustand typischerweise plan.
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Die Heizmittel wirken vorzugsweise im Wesentlichen gleichmäßig und vollflächig mindestens auf die beiden Hauptoberflächen der Glasscheibe ein, insbesondere durch Wärmestrahlung oder Konvektion. Die Heizmittel sind insbesondere solche, wie sie auch bei herkömmlichen Biegevorrichtungen zum Einsatz kommen. Die Heizmittel können beispielsweise nach Art eines Konvektionsofens ausgestaltet sein, wobei einer Heizkammer erwärmte Luft zugeleitet wird, wodurch die Erwärmung der Glasscheibe in der Heizkammer erreicht wird. Typischerweise sind die Heizmittel als Heizstrahler ausgebildet. Dabei ist bevorzugt mindestens ein Heizstrahler, insbesondere mehrere Heizstrahler, der einen Hauptoberfläche der Glasscheibe zugeordnet und zugewandt und ebenso mindestens ein Heizstrahler, insbesondere mehrere Heizstrahler, der anderen Hauptoberfläche. Die Hauptoberflächen werden durch die ihnen zugeordneten und zugewandten Heizstrahler mit Wärmestrahlung beaufschlagt, wodurch die Erwärmung der Glasscheibe erreicht wird. Vorteilhafterweise wird die Glasscheibe horizontal liegend auf einer Transportvorrichtung in eine Heizkammer transportiert, wo unterhalb und oberhalb der Transportvorrichtung die Heizstrahler angeordnet sind, um auf die beiden Hauptoberflächen einzuwirken.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt mit Transportmitteln zum Transport der Glasscheibe ausgestattet. Die Transportmittel dienen dazu, eine zu biegende Glasscheibe zu den Heizmitteln und zu den Pressbiegeformen zu transportieren. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Transportmittel als Rollenfördersystem oder Bandfördersystem ausgebildet, auf dem die Glasscheibe direkt aufliegt und horizontal liegend bewegt wird. Damit sind besonders kurze Taktzeiten realisierbar. Alternativ kann die Glasscheibe aber auch auf einer Transportform gelagert sein, insbesondere einer Form mit rahmenartiger Auflagefläche, welche ihrerseits beispielsweise mittels eines Rollen-, Band- oder Schienenfördersystems bewegt wird.
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Die Transportmittel sind in einer bevorzugten Ausgestaltung als kontinuierliches Fördersystem ausgebildet, besonders bevorzugt als kontinuierliches Rollenfördersystem. Bei einem solchen Fördersystem wird die Glasscheibe kontinuierlich durch die Vorrichtung zu den Pressbiegeformen hinbewegt, ohne längere Zeit an einem Ort zu verweilen. Die Glasscheibe wird mittels des kontinuierlichen Fördersystems in einer kontinuierlichen Bewegung den Heizmitteln und den Pressbiegeformen zugeführt. Die Glasscheibe wird während der kontinuierlichen Bewegung mittels der Heizmittel erwärmt. Die Heizmittel, insbesondere Heizstrahler, sind bevorzugt oberhalb und unterhalb der Rollen des Rollenfördersystems angeordnet und auf das Rollenfördersystem gerichtet, so dass sie auf beide Hauptoberflächen der Glasscheibe simultan einwirken, wodurch eine effiziente Erwärmung der Glasscheibe erreicht wird. Kontinuierliche Rollenfördersysteme sind insbesondere beim Biegen von relativ kostengünstigem Einscheibensicherglas gebräuchlich, beispielsweise für Seiten-, Dach- oder Heckscheiben von Fahrzeugen. Die Fördergeschwindigkeit des kontinuierlichen Fördersystems beträgt bevorzugt von 100 mm/s bis 600 mm/s. Die Erfindung kann grundsätzlich aber auch für nicht-kontinuierliche Biegevorrichtungen verwendet werden, bei denen die Bewegung der Glasscheibe unterbrochen wird und die Glasscheibe insbesondere zur Erwärmung mit den Heizmitteln längere Zeit an einer Stelle verweilt oder hin und her bewegt wird. Anstatt eines kontinuierlichen Rollenfördersystems kann ebenso ein kontinuierliches Bandfördersystem eingesetzt werden. Das Fördersystem kann auch vollständig oder abschnittsweise als Luftkissenfördersystem ausgebildet sein.
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Die Glasscheibe wird durch die Heizmittel bevorzugt auf eine Temperatur von 500 °C bis 700 °C erwärmt, besonders bevorzugt von 550 °C bis 670 °C, beispielsweise etwa 650 °C. Das entspricht typischen Biegetemperaturen für Glasscheiben, insbesondere für solche aus Kalk-Natron-Glas.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Heizmittel in einer Heizkammer angeordnet und die Pressbiegeformen in einer Biegekammer. Heizkammer und Biegekammer sind voneinander getrennt und durch jeweils eine Kammerwand gegenüber der Umgebung (weitestgehend) abgeschlossen. Die Transportmittel durchlaufen die Heizkammer und führen in die Biegekammer hinein oder durchlaufen diese. Die Glasscheibe wird mit den Transportmitteln in die Heizkammer hinein und wieder aus der Heizkammer heraus transportiert. Bevorzugt befinden sich Ein- und Ausgang der Heizkammer an einander gegenüberliegenden Seiten, so dass die Glasscheibe mit den Transportmitteln durch die Heizkammer hindurch transportiert wird. Anschließend wird die Glasscheibe in die Biegekammer transportiert und an die erste Pressbiegeform übergeben. Die Glasscheibe kann nach dem Pressbiegen wieder auf die Transportmittel abgelegt werden, um sie aus der Biegekammer heraus zu transportieren, oder anderweitig aus der Biegekammer transportiert werden. Heiz- und Biegekammer weisen Öffnungen auf für den Transport der Glasscheibe. Zumindest bei der Heizkammer sind die Öffnungen bevorzugt schlitzartig ausgeführt mit möglichst geringer Höhe, um ein starkes Auskühlen der Kammer zu verhindern. Die Öffnungen können optional mit einem Schiebetür- oder Vorhangsystem verschlossen werden, wenn gerade keine Glasscheibe durch die Öffnung transportiert wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Heizmittel und die Pressbiegeformen in einer gemeinsamen Kammer angeordnet, die als kombinierte Heiz- und Biegekammer bezeichnet werden kann. Die kombinierte Heiz- und Biegekammer ist durch eine Kammerwand gegenüber der Umgebung (weitestgehend) abgeschlossen. Die Transportmittel führen in die Heiz- und Biegekammer hinein oder durchlaufen diese. Die Glasscheibe wird mit den Transportmitteln in die Heiz- und Biegekammer hinein transportiert. Die Glasscheibe wird dort zunächst der Wirkung der Heizmittel ausgesetzt und anschließend an die Pressbiegeformen übergeben. Die Glasscheibe kann nach dem Pressbiegen wieder auf die Transportmittel abgelegt werden, um sie aus der Heiz- und Biegekammer heraus zu transportieren, oder anderweitig aus der Heiz- und Biegekammer transportiert werden. Die Heiz- und Biegekammer weist Öffnungen auf für den Transport der Glasscheibe. Die Öffnungen können optional mit einem Schiebetür- oder Vorhangsystem verschlossen werden, wenn gerade keine Glasscheibe durch die Öffnung transportiert wird.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Transportmittel als kontinuierliches Rollenfördersystem ausgebildet. Die Heizmittel sind als Heizstrahler ausgebildet, die in einer Heizkammer oder einer kombinierten Heiz- und Biegekammer oberhalb und unterhalb der Rollen angeordnet sind. Die Glasscheibe wird durch das Rollenfördersystem kontinuierlich zwischen den Heizstrahlern hindurchbewegt und einer oberen Pressbiegeform mit bevorzugt vollflächiger Pressfläche zugeführt, die entweder in einer eigenen Biegekammer oder in der kombinierten Heiz- und Biegekammer oberhalb der Rollen angeordnet ist. Ist die Glasscheibe unterhalb der oberen Pressbiegeform positioniert, wird sie an die obere Pressbiegeform angeblasen (durch einen Luftstrom von unten) und/oder angesaugt. Dann wird eine untere Pressbiegeform unter die obere Pressbiegeform mit der Glasscheibe bewegt und die Glasscheibe wird zwischen der oberen Pressbiegeform und der unteren Pressbiegeform gepresst, um sie in die gewünschte Form zu biegen. Anschließend wird die untere Pressbiegeform wieder entfernt, während die Glasscheibe nach wie vor durch Anblasen und/oder Ansaugen an der oberen Pressbiegeform fixiert ist. Nun wird ein Vorspannrahmen unter die obere Pressbiegeform mit der Glasscheibe bewegt und die Glasscheibe durch Ausschalten der Blas- oder Saugwirkung auf den Vorspannrahmen übergeben. Die Glasscheibe wird auf dem Vorspannrahmen aus der Biegekammer oder der kombinierten Heiz- und Biegekammer entnommen und einer Vorspannvorrichtung zugeführt, wo sie mit einem Luftstrom beaufschlagt und dadurch abgekühlt und thermisch vorgespannt wird.
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Die zu biegenden Glasscheiben bestehen in einer bevorzugten Ausführung aus Kalk-Natron-Glas, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Die zu biegenden Glasscheiben können aber auch andere Glassorten wie Borsilikatglas oder Quarzglas enthalten. Die Dicke der Glasscheibe beträgt typischerweise von 0,2 mm bis 10 mm, bevorzugt 0,5 mm bis 5 mm. Die gebogene Glasscheibe ist in einer bevorzugten Ausführung als Fensterscheibe eines Fahrzeugs, insbesondere als Seitenscheibe, Dachscheibe oder Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben dient insbesondere zur Durchführung eines im Weiteren beschriebenen Verfahrens. Insofern wird auf obige Ausführungen vollumfänglich Bezug genommen.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt, bei dem eine auf Biegetemperatur erwärmte Glasscheibe bereitgestellt wird. Das Verfahren kann einen Schritt umfassen, bei dem die Glasscheibe im Wesentlichen gleichmäßig durch Heizmittel erwärmt wird. Dabei wird die Glasscheibe mindestens auf ihre Erweichungstemperatur gebracht, bei der das Glas in einen formbaren Zustand gerät. Möglich wäre jedoch auch, die Glasscheibe dort, wo eine besonders starke Krümmung erzeugt werden soll, stärker zu erwärmen.
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Das Verfahren umfasst einen weiteren Schritt, bei dem die auf Biegetemperatur erwärmte Glasscheibe zwischen der ersten Pressfläche einer ersten Pressbiegeform und der zweiten Pressfläche einer zweiten Pressbiegeform verpresst wird. Bezüglich der Ausgestaltung der beiden Pressbiegeformen wird auf obige Ausführungen Bezug genommen. Hierbei wird die Glasscheibe zwischen der ersten Pressfläche und der zweiten Pressfläche verpresst, wobei die beiden Pressbiegeformen in vertikaler Richtung relativ zueinander bewegt werden. Die zweite Pressbiegeform umfasst einen Pressrahmen und eine oder mehrere Presseinlagen, wobei die Presseinlagen jeweils in Form einer Strebe ausgebildet und zumindest teilweise innerhalb eines vom Pressrahmen umgrenzten Bereichs angeordnet sind. Der Pressrahmen und die eine oder mehreren Presseinlagen weisen jeweils einen Pressflächenabschnitt auf, die gemeinsam die zweite Pressfläche bilden, wobei die zweite Pressfläche komplementär zur ersten Pressfläche ausgebildet ist, wobei durch jeden Pressflächenabschnitt der einen oder mehreren Presseinlagen ein Bereich mit alternierender Krümmung der Glasscheibe (Kante) pressgebogen wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst es einen weiteren Schritt, bei dem die Glasscheibe an der ersten Pressfläche der ersten Pressbiegeform festgelegt wird. Vorteilhaft erfolgt ein Festlegen der Glasscheibe an der ersten Pressfläche der ersten Pressbiegeform dadurch, dass die Glasscheibe durch Anblasen mit einem gasförmigen Fluid angehoben und gegen die erste Pressfläche der ersten Pressbiegeform gedrückt wird. Alternativ und vorzugsweise ergänzend wird die Glasscheibe durch Ansaugen an der ersten Pressfläche der ersten Pressbiegeform festgelegt. Abhängig vom Druck mit dem die Glasscheibe gegen die erste Pressfläche der ersten Pressbiegeform gepresst wird, kann die Glasscheibe einer Randvorbiegung im Randbereich und/oder einer Flächenvorbiegung im Innenbereich unterzogen werden.
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Die an der ersten Pressbiegeform festgelegte Glasscheibe kann ohne vorheriges Ablegen auf der zweiten Pressbiegeform zwischen der ersten Pressbiegeform und der zweiten Pressbiegeform verpresst werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens umfasst es einen weiteren Schritt, bei welchem die Glasscheibe vor dem Verpressen zwischen den beiden Pressbiegeformen auf der zweiten Pressbiegeform abgelegt wird, wobei die abgelegte Glasscheibe allein durch Schwerkraft vorgebogen wird. Die Glasscheibe wird zu diesem Zweck an der ersten Pressfläche der ersten Pressbiegeform oder einer weiteren ersten Pressbiegeform festgelegt und dann durch die erste Pressbiegeform auf der zweiten Pressbiegeform abgelegt. Anschließend wird die Glasscheibe zwischen der ersten Pressbiegeform und der zweiten Pressbiegeform verpresst. Durch das vorherige Ablegen auf der zweiten Pressbiegeform wird die Glasscheibe durch Schwerkraft vorgebogen, gefolgt von einer Biegung durch Verpressen, sodass die Glasscheibe schrittweise und schonend gebogen wird, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit für optische Fehler verringert und die optische Qualität der Glasscheibe weiter verbessert werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird, während die Glasscheibe an der ersten Pressfläche der ersten Pressbiegeform festgelegt ist, die zweite Pressbiegeform zu einer der ersten Pressbiegeform zugeordneten Arbeitsposition transportiert. Falls zwei erste Pressbiegeformen eingesetzt werden, kann es von Vorteil sein, wenn die Glasscheibe auf der zweiten Pressbiegeform von der einen ersten Pressbiegeform zu der anderen ersten Pressbiegeform transportiert wird, wobei während des Transports eine Vorbiegung der Glasscheibe durch Schwerkraft erfolgt. Möglich ist jedoch auch, dass die zweite Pressbiegeform mit aufgelegter Glasscheibe stationär (ortsunverändert) bleibt und die beiden ersten Pressbiegeformen seitlich zur zweiten Pressbiegeform bewegt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens umfasst es einen weiteren Schritt, bei dem die Glasscheibe auf einem Vorspannrahmen zu einer Kühleinrichtung zum thermischen Vorspannen der Glasscheibe transportiert wird. Vorzugsweise wird, während die Glasscheibe an der ersten Pressfläche der ersten Pressbiegeform festgelegt ist, der Vorspannrahmen zu einer der ersten Pressbiegeform zugeordneten Arbeitsposition transportiert. Vorteilhaft wird der Vorspannrahmen zwischen einer der ersten Pressbiegeform zugeordneten Arbeitsposition, welche sich vorzugsweise (z.B. direkt) unterhalb der ersten Pressbiegeform befindet, und einer weiteren Arbeitsposition zum thermischen Vorspannen der Glasscheibe seitlich relativ zur ersten Pressbiegeform bewegt. Vorzugsweise wird der Vorspannrahmen reziprok (bidirektional) translatorisch (1-dimensional) in einer horizontalen Ebene zwischen den beiden Arbeitspositionen bewegt.
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Das Pressen der Glasscheibe zwischen den beiden Pressbiegeformen kann der Glasscheibe eine finale bzw. quasi-finale Form verleihen. Typischer Weise, jedoch nicht zwingend, wird sich die Form der Glasscheibe auf dem Vorspannrahmen noch (in aller Regel nur geringfügig) verändern. Die Glasscheibe erhält dann auf dem Vorspannrahmen ihre finale Form.
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Vorzugsweise wird die Glasscheibe durch einen Transportmechanismus, insbesondere vom Typ Rollenbett, bis zu einer Entnahmeposition, welche sich vorzugsweise (z.B. direkt) unterhalb der ersten Pressbiegeform befindet, transportiert. Vorzugsweise wird die Glasscheibe auf dem Rollenbett auf Biegetemperatur erwärmt.
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Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Pressbiegen von Glasscheiben mit komplexen Krümmungen (Kanten) insbesondere im Innenbereich der Glasscheibe, die mit anderen Verfahren nur schwer herstellbar sind. Solche komplexen Krümmungen können sich beispielsweise durch Bereiche mit besonders kleinen Krümmungsradien oder mit starken Änderungen der Krümmung auszeichnen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann verwendet werden zur Herstellung von Glasscheiben für Fortbewegungsmittel für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen, und insbesondere für Seitenscheiben, Dachscheiben und Heckscheiben in Kraftfahrzeugen.
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Sind bevorzugte Merkmale im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben, so ergibt sich daraus, dass auch die Vorrichtung bevorzugt entsprechend ausgelegt und geeignet ist.
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Die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung:
- 1 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während eines ersten Teils des Verfahrens,
- 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung aus 1 während eines sich hieran anschließenden zweiten Teils des Verfahrens,
- 3 ein Ausführungsbeispiel für die untere Pressbiegeform in einer perspektivischen Ansicht,
- 4 ein Querschnitt durch die untere Pressbiegeform von 3,
- 5 ein Querschnitt durch eine gebogene Glasscheibe,
- 6 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Herstellen einer Glasscheibe.
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Es sei zunächst 1 betrachtet, in der eine insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnete Vorrichtung zum Pressbiegen von Glasscheiben jeweils zu späteren Zeitpunkten in schematischer Weise veranschaulicht ist. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Heizkammer 2, in der Heizmittel 3 angeordnet sind, welche hier beispielsweise als Heizstrahler ausgebildet sind. Die Vorrichtung 1 umfasst außerdem eine Biegekammer 4, in der eine obere Pressbiegeform 5 eingebaut ist. Die obere Pressbiegeform 5 weist eine vollflächige, konvexe Pressfläche 6 auf, hier als obere Pressfläche 6 bezeichnet. Die obere Pressfläche 6 ist auf der Unterseite der oberen Pressbiegeform 5 angeordnet und in Arbeitsposition nach unten gerichtet.
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Die Vorrichtung 1 umfasst außerdem ein Rollenfördersystem 7, das durch die Heizkammer 2 hindurch verläuft und in die Biegekammer4 hinein. In der schematischen Darstellung von 1 weist die Heizkammer 2 einen Abstand zur Biegekammer 4 auf, wobei es sich versteht, dass die Heizkammer 2 direkt an die Biegekammer 4 angrenzen kann. Eine im Ausgangszustand plane Glasscheibe 8 wird direkt auf dem Rollenfördersystem 7 positioniert und in einer kontinuierlichen Bewegung (in der Abbildung von links kommend) in die Heizkammer 2 hinein, durch diese hindurch und anschließend in die Biegekammer 4 hinein bewegt. In der Heizkammer 2 wird die Glasscheibe 8 dabei durch die Heizmittel 3 im Wesentlichen gleichmäßig erwärmt, beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 650 °C (1a). Die Heizmittel 3 sind in der Heizkammer 2 oberhalb und unterhalb des Rollenfördersystems 7 angeordnet, um beide Oberflächen der Glasscheibe 8 simultan zu bestrahlen.
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Die Vorrichtung 1 ist für ein kontinuierliches Biegeverfahren ausgelegt. Sie kann bereits die nächste zu biegende Glasscheibe 8 in die Heizkammer transportieren, wenn die vorherige Glasscheibe 8 in der Biegekammer 4 angelangt ist, was aber der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Der Abstand aufeinanderfolgender Glasscheiben 8 hängt insbesondere von der Taktzeit der Biegung in die Biegekammer 4 ab.
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In 1a ist eine Situation dargestellt in der sich eine Glasscheibe 8 auf dem Rollenfördersystem 7 in der Heizkammer 2 befindet. In 1b wird die auf Biegetemperatur erwärmte Glasscheibe 8 auf dem Rollenfördersystem 7 von der Heizkammer 2 in die Biegekammer 4 transportiert. In 1c befindet sich die auf Biegetemperatur erwärmte Glasscheibe 8 auf dem Rollenfördersystem 7 in der Biegekammer 4
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2 zeigt die Vorrichtung 1 aus 1 während eines zweiten Teils des Verfahrens, in Fortsetzung der 1, jeweils zu einem späteren Zeitpunkt. Die Glasscheibe 8 ist durch einen von unten durch die Rollen des Rollenfördersystems 7 hindurchtretenden Luftstrom (nicht gezeigt) an die obere Pressbiegeform 5 angeblasen worden, was durch eine Saugwirkung durch Öffnungen in der oberen Pressfläche 6 der oberen Pressbiegeform 5 unterstützt wird (2a).
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Nun wird beispielsweise mittels eines Kettenzugsystems oder beweglicher Zylinder eine untere Pressbiegeform 9 unter die obere Pressbiegeform 5 bewegt und die Glasscheibe 8 wird zwischen den beiden Pressbiegeformen 5, 9 verpresst (2b). Hierzu wird die obere Pressbiegeform 5 auf die untere Pressbiegeform 9 mit der Glasscheibe 8 abgesenkt. Die untere Pressbiegeform 9 weist eine konkave (zweite) Pressfläche 10 auf, die zur konvexen (ersten) Pressfläche 6 der oberen Pressbiegeform 5 komplementär ist. Durch das Pressen zwischen den beiden Pressbiegeformen 5, 9 wird die Glasscheibe 8 in die gewünschte Form gebogen.
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Anschließend wird die untere Pressbiegeform 9 wieder entfernt und es wird ein Vorspannrahmen 11 mit einer rahmenartigen Auflagefläche unter die Glasscheibe 8 bewegt. Durch Unterbrechung der Blas- und Saugwirkung wird die Glasscheibe 8 von der oberen Pressbiegeform 5 gelöst und auf dem Vorspannrahmen 11 abgelegt (2c). Die Glasscheibe 8 wird in der Folge mit dem Vorspannrahmen 11 aus der Biegekammer entnommen und einer Vorspannvorrichtung (nicht gezeigt) zugeführt, wo sie durch schnelle Abkühlung mittels eines starken Gasstroms, insbesondere Luftstroms thermisch vorgespannt wird.
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3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung der unteren Pressbiegeform 9 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht von oben. Die untere Pressbiegeform 9 umfasst einen geschlossenen (nicht durchbrochenen) Pressrahmen 12, der einen offenen Bereich (Innenraum) 15 umgrenzt. Innerhalb des Pressrahmens 12, d.h. in den vom Pressrahmen 12 umgrenzten Bereich 15, sind zwei Presseinlagen (Pads) 13 angeordnet. Die Presseinlagen 13 haben jeweils eine längliche Form und sind als Streben ausgebildet. Die beiden Presseinlagen 13 sind nebeneinander liegend, parallel angeordnet. Die (zweite) Pressfläche 10 der unteren Pressbiegeform 9 setzt sich aus dem Pressflächenabschnitt 14 des Pressrahmens 12 und den Pressflächenabschnitten 14' der beiden Presseinlagen 13 zusammen.
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Im Ausführungsbeispiel von 3 erstrecken sich die beiden Presseinlagen 13 nicht bis zum Pressrahmen 12, wobei es aber gleichermaßen möglich wäre, dass sie sich jeweils mit einem Ende oder mit beiden Enden bis zum Pressrahmen 12 erstrecken. Die Presseinlagen 13 sind hier beispielsweise vollständig innerhalb des vom Pressrahmen 12 begrenzten Bereichs 15 angeordnet. Möglich wäre es, dass der Pressrahmen 12 eine oder mehrere Durchbrechungen aufweist. Eine oder mehrere Presseinlagen 13 könnten sich jeweils mit einem Ende oder beiden Enden in eine Durchbrechung des Pressrahmens 12 hinein erstrecken, so dass sie jeweils mit einem Abschnitt im vom Pressrahmen 12 umgrenzten Bereich 15 und mit einem Endabschnitt oder zwei Endabschnitten im Bereich des Pressrahmens 12 angeordnet sind. Anstatt zweier Presseinlagen 13 könnte eine größere oder kleinere Anzahl von Presseinlagen 13 vorgesehen sein. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Presseinlagen 13 symmetrisch bezüglich einer (gedachten) Symmetrielinie angeordnet. Die beiden Presseinlagen 13 erstrecken sich hier beispielsweise jeweils in Längsrichtung der Glasscheibe 8, wobei sie gleichermaßen bezüglich der Längsrichtung schräg angestellt sein könnten, oder sich jeweils in Querrichtung der Glasscheibe 8 erstrecken könnten oder bezüglich der Querrichtung schräg angestellt sein könnten.
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4 zeigt die obere Pressbiegeform 5 und die untere Pressbiegeform 9 in einer Pressposition, bei der die (erste) Pressfläche 6 der oberen Pressbiegeform 5 und die (zweite) Pressfläche 10 der unteren Pressbiegeform 9 einander anliegen. Bei einem Pressvorgang befindet sich die Glasscheibe 8 zwischen den beiden Pressflächen 6, 10, was in 4 nicht gezeigt ist. Gut erkennbar ist, dass die (erste) Pressfläche 6 der oberen Pressbiegeform 5 komplementär zur (zweiten) Pressfläche 10 der unteren Pressbiegeform 9 ausgebildet ist, insbesondere im Bereich der Presseinlagen 13. Der Pressflächenabschnitt 14' der Presseinlagen 13 ist jeweils mit einer Stufe 16 versehen, die sich entlang der Erstreckungsrichtung der Presseinlagen 13 erstreckt. Bei einer optionalen Ausgestaltung, bei welcher sich die Presseinlagen 13 jeweils bis zum Pressrahmen 12 erstrecken, wäre denkbar, dass der Pressflächenabschnitt 14 des Pressrahmens 12 eine ebensolche Stufe 16 aufweist, d.h. die Form der Pressflächenabschnitte 14' geht kontinuierlich in den Pressflächenabschnitt 14 über. Alternativ könnten sich die Presseinlagen 13 in den Pressrahmen 12 hinein erstrecken.
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5 zeigt beispielhaft eine Glasscheibe 8 mit einer komplexen Krümmung, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren hergestellt werden kann. Die Glasscheibe 8 weist in einem vom Randbereich 19 umgrenzten Innenbereich 18 zwei Bereiche B auf, die stark gekrümmt sind und zudem durch eine starke Krümmungsänderung d.h. alternierende Krümmung gekennzeichnet sind. Zwischen den beiden Bereichen B befindet sich eine Einsenkung 17 der Glasscheibe 8. Außerhalb der Bereiche B ist die Glasscheibe 8 weniger stark gekrümmt mit Krümmungsradien, wie sie für Fahrzeugverglasungen üblich sind. Da sich die Bereiche B über den Durchsichtbereich der Glasscheibe 8 erstrecken und damit nicht durch den Pressrahmen 12 der unteren Pressbiegeform 9 kontaktiert werden, ist die komplexe Form mit anderen Verfahren nur schwer zu erzeugen. Mit einer vollflächigen unteren Pressbiegeform 9 wäre die Form zwar realisierbar, jedoch würde dadurch die optische Qualität der Glasscheibe 8 deutlich herabgesetzt. Die Einsenkung 17 kann im Innenbereich 18 der Glasscheibe 8 ausgebildet sein, sich jedoch auch bis in den Randbereich 19 erstrecken.
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In 6 sind anhand eines Ablaufdiagramms die sukzessiven Schritte des Verfahrens zum Herstellen der Glasscheibe 8 veranschaulicht. Hierbei wird in einem ersten Schritt I eine auf Biegetemperatur erwärmte Glasscheibe 8 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt II wird die Glasscheibe 8 gegen die (erste) Pressfläche 6 der ersten Pressbiegeform 5 festgelegt, wobei gegebenenfalls eine Randvorbiegung im Randbereich 19 und gegebenenfalls eine Flächenvorbiegung im Innenbereich 18 der Glasscheibe 8 erfolgt. In einem dritten Schritt III wird die Glasscheibe 8 gegen die (zweite) Pressfläche 10 der unteren Pressbiegeform 9 gepresst, wodurch die Einsenkung 17 erzeugt wird.
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In einem optionalen weiteren Schritt wird die Glasscheibe 8 auf dem Vorspannrahmen 11 abgelegt und thermisch vorgespannt, wobei auf dem Transport zu einer Vorspannkammer eine Schwerkraftbiegung erfolgen kann. Die Glasscheibe 8 erhält somit erst auf dem Vorspannrahmen 11 ihre finale Form.
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Bei den anhand der Figuren veranschaulichten beispielhaften Ausgestaltungen des Verfahrens erfolgt durch Verpressen der Glasscheibe 8 zwischen der ersten Pressbiegeform 5 und der zweiten Pressbiegeform 9 eine Biegung der Glasscheibe 8, bei der die Einsenkung 17 erzeugt wird. Möglich wäre auch, die Glasscheibe 8 zunächst auf der unteren Pressbiegeform 9 abzulegen, so dass sie einer Schwerkraftbiegung unterzogen wird, gefolgt von einem Pressen zwischen oberer Pressbiegeform 5 und unterer Pressbiegeform 9. Durch diese schrittweise Biegung der Glasscheibe 8 kann die optische Qualität weiter verbessert werden.
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Aus vorstehenden Ausführungen ergibt sich, dass durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Glasscheiben bereitgestellt wird, durch die eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Herstellung von Glasscheiben mit kurzen Taktzeiten ermöglicht ist. Glasscheiben mit stark gekrümmten Bereichen im Innen- und Randbereich mit alternierender Krümmung (Kanten) sind mit hohen Güteanforderungen herstellbar. Zudem kann der Durchsatz bei komplexen Glasdesigns gesteigert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Heizkammer
- 3
- Heizmittel
- 4
- Biegekammer
- 5
- erste Pressbiegeform
- 6
- erste Pressfläche
- 7
- Rollenfördersystem
- 8
- Glasscheibe
- 9
- zweite Pressbiegeform
- 10
- zweite Pressfläche
- 11
- Vorspannrahmen
- 12
- Pressrahmen
- 13
- Presseinlage
- 14,14'
- Pressflächenabschnitt
- 15
- Bereich
- 16
- Stufe
- 17
- Einsenkung
- 18
- Innenbereich
- 19
- Randbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2012/080072 [0003]
- WO 2004/087590 [0003]
- WO 2006072721 [0003]
- US 5906668 [0003]
- EP 1358131 A1 [0005]
- EP 2463247 A1 [0005]
- WO 2017/178733 A1 [0006]
- US 5974834 A [0007]
- CN 105502903 A [0007]
- US 20110123730 A1 [0007]