DE1471880B2

DE1471880B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von gebogenen vorgespannten Glasscheiben

Info

Publication number: DE1471880B2
Application number: DE19641471880
Authority: DE
Inventors: Frank Jacob Toledo Carson; Charles Wynne Perrysburg Ferguson; Frank Joseph Oregon Hymore; George Frederick Toledo Ritter Jun.
Original assignee: Libbey Owens Ford Glass Co
Current assignee: Libbey Owens Ford Glass Co
Priority date: 1964-08-28
Filing date: 1964-08-28
Publication date: 1975-05-22
Also published as: GB1071555A; DE1471880C3; DE1471880A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von gebogenen, vorgespannten'Glasscheiben.

Bei dem allgemein üblichen Verfahren zur Herstellung gebogener vorgespannter Glasscheiben wird eine ebene Glasscheibe auf einer sogenannten Ringbiegeform gehalten, die eine der zu erzielenden Krümmung der Glasscheibe entsprechende formgebende Fläche besitzt. Die Form mit der auf ihr ruhenden ebenen Glasscheibe werden durch einen Ofen hindurchgeführt, in dem die Glasscheibe bis auf den Erweichungspunkt des Glases erwärmt wird, so daß sie zufolge der Schwerkraft auf die formgebende Fläche der Biegeform durchsackt und damit die erforderliche Krümmung annimmt. Die so gebogene Scheibe wird in der Regel anschließend vorgespannt dadurch, daß die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Scheibe mit einem Kühlmittel, beispielsweise Luft, beaufschlagt werden. Bei der industriellen Herstellung nach diesem bekannten Verfahren ist eine Vielzahl von Biegeformen erforderlich, die im Kreislauf in Aufeinanderfolge durch den Ofen hindurchgeführt werden müssen. Der durch diese bei allen bekannten Verfahren bisher erforderlichen Biegeformen notwendige Aufwand ist nicht unerheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen bisher als unumgänglich erforderlichen Aufwand zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, ebene Glasscheiben in eine gebogene Form zu überführen, ohne daß hierzu eine Biegeform notwendig ist.

Die Erfindung geht demzufolge aus von einem Verfahren zur Herstellung von gebogenen, vorgespannten Glasscheiben, bei dem die auf einer waagerechten Förderbahn aufgenommenen Glasscheiben zunächst auf eine dem Erweichungspunkt des Glases entsprechende Temperatur erhitzt und anschließend durch beiderseitige Beaufschlagung mit Luft schnell gekühlt werden, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die einander ent- (

gegengesetzten Oberflächen der Scheibe mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gekühlt werden. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis der Anmelderin, daß bei einer derartigen unterschiedlichen Kühlung der beiden gegenüberliegenden Oberflächen der Glasscheibe diejenige Oberfläche, auf die eine intensivere Kühlung einwirkt, einer stärkeren und schnelleren Kontraktion unterliegt als diejenige Oberfläche, die einer weniger intensiven Kühlung unterzogen wird, so daß sich eine aus ihrer Ebene gebogene Glasscheibe ergibt, ohne daß hierfür eine Biegeform erforderlich ist.

Bei dem Verfahren ist es weiter vorteilhaft, daß bei der Erhitzung der Glasscheibe der einen Oberfläche eine Temperatur im Bereich zwischen 632 und 650⁰C und der anderen Oberfläche eine niedrigere Temperatür im Bereich zwischen 605 und 630⁰C erteilt wird und daß bei der Kühlung zur Erzielung der Scheibenkrümmung die die höhere Temperatur aufweisende Oberfläche der Glasscheibe mit einem höheren Luftdruck im Bereich zwischen 350 und 550 mm Wassersäule und die die niedrigere Temperatur aufweisende Oberfläche mit einem niedrigeren Luftdruck im Bereich von 100 und 200 mm Wasssersäule beaufschlagt wird. Hierbei ist vorzuziehen, der unteren, auf der Rollenbahn aufliegen-

den Oberfläche der Glasscheibe die niedrigere Temperatur zu erteilen, um eine Beschädigung der Glasscheibe durch die Rollen der Förderbahn zu vermeiden, was eintreten könnte, wenn die untere Oberfläche die höhere Temperatur aufweisen würde. Durch die zusätzliche Anwendung unterschiedlicher Temperaturen auf den beiden Oberflächen der Glasscheibe läßt sich durch entsprechende Änderung des Temperaturunterschiedes zwischen den beiden Glasscheiben die durch die unterschiedliche Kühlung erzielte Biegung der Scheibe zusätzlich beeinflussen, wodurch die Erzielung bestimmter, gewünschter Biegungen erleichtert wird. Auch hierbei erfolgt die Biegung durch die stärkere Kontraktion der die niedrigere Temperatur aufweisenden Oberfläche der Glasscheibe. ·5

Um die auf diese Weise erzielte Krümmung der Glasscheibe zu fixieren, erfolgt erfindungsgemäß eine anschließende weitere Kühlung der die höhere Temperatur aufweisenden Oberfläche der Glasscheibe mit einem Luftdruck im Bereich zwischen 250 und 625 mm Wassersäule und der anderen Oberfläche mit einem Luftdruck im Bereich von 50 bis 150 mm Wassersäule.

Außerdem kann die erhitzte Glasscheibe erfindungsgemäß einer Vorkühlung unterworfen werden, bei der die in Förderrichtung liegenden beiderseitigen Randbereiche der die höhere Temperatur aufweisenden Oberfläche der Glasscheibe mit Kühlluft mit einem Druck im Bereich zwischen etwa 375 und 750 mm Wassersäule beaufschlagt werden.

Bei dieser Vorkühlung krümmen sich die mit der Kühlluft beaufschlagten Oberflächen der Glasscheibe vorübergehend, bei der Förderung der Glasscheibe in die eigentliche, der Erzielung der Krümmung dienende Kühlzone kehren diese gewölbten Randbereiche der Glasscheibe in den ebenen Zustand zurück. Der Krümmungsgrad der Scheibe läßt sich jedoch durch Regelung des Luftblasdruckes in der Vorkühlzone verändern derart, daß die Bereiche der Längsränder der Scheibe unterschiedliche Krümmung gegenüber dem Mittelbereich der Scheibe erhalten, so daß es möglich ist, durch Kühlung in der Vorkühlzone mit höherem Druck gebogene Glasscheiben mit einem mittleren Hauptbereich mit flacher Krümmung und mit einander gegenüberliegenden Randbereichen ausgeprägterer Krümmung zu erzielen.

Ein weiteres wesentliches Merkmal besteht darin, daß die Fördergeschwindigkeit der Glasscheibe während der Vorkühlung etwa 26 m/min und während der anschließenden, der Erzielung der Krümmung und der Vorspannung dienenden Kühlung etwa 3,75 m/min beträgt., .■-..-■

Die der Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die an den Ausgang des der Erhitzung der Glasscheibe dienenden Ofens anschließende Kühlzone aus einer Vorkühlzone, in der quer zur Förderrichtung liegende, in einem der Länge der Glasscheibe angepaßten Abstand angeordnete, auf die die höhere Temperatur aufweisende Oberfläche der Scheibe gerichtete Düsen für die Kühlluft angeordnet sind, und aus einer anschließenden, der Erzielung der Krümmung und ihrer Fixierung dienenden Nachkühlzone besteht, in der eine Mehrzahl von beiderseitig der Oberflächen der Glasscheibe quer zur Förderrichtung liegende Düsen für die Kühlluft vorgesehen sind. Hierbei ist wesentlich, daß die in der Vorkühlzone liegenden Düsen in ihrer Höhe einstellbar ausgebildet sind.

Die Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der der Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung, und es bedeutet

F i g. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch den Ofen und die anschließende Kühlvorrichtung, F i g. 2 Aufsicht auf die Vorkühlzone gemäß F i g. 1, F i g. 3 Schnitt gemäß Linie 3-3 der F i g. 1 und

F i g. 4 perspektivische Darstellung der nach dem Verfahren gebogenen Glasscheibe.

Wie die F i g. 1 zeigt, besitzt die Vorrichtung einen der Erhitzung der Glasscheibe 19 dienenden Ofen 10, an dem sich eine Vorkühlzone 11 und eine Nachkühlzone 12 anschließt.

Der Ofen 10 besitzt eine von den Wänden 14 bis 18 umgrenzte Heizkammer 13; die zu biegenden ebenen Glasscheiben 19 werden in Aufeinanderfolge auf einer durch Rollen 21 gebildeten Rollenbahn 20 horizontal durch den Ofen 10 hindurchgefördert. Die Heizkammer 13 besitzt in ihren Seiten unterhalb der Förderbahn 20 angeordnete Brenner 22 und in der Decke 17 weitere Brenner 23, durch die die Ofentemperatur eingeregelt wird. Die Brenner 22, 23 sind so angeordnet, daß während des Durchlaufs durch den Ofen der Glasscheibe eine allmählich ansteigende Temperatur verliehen wird, wobei die Gaszufuhr zu den Brennern so geregelt ist, daß unterhalb der Förderbahn 20 niedrigere Temperaturen herrschen als oberhalb der Förderbahn. Auf diese Weise erhält die untere Oberfläche der Glasscheibe 19 eine niedrigere Temperatur, durch die eine Beschädigung dieser Oberfläche durch die Rollen der Förderbahn 20 verhindert und ein Ankleben an den Rollen 21 ausgeschlossen ist.

Bei der allmählichen Erwärmung der Glasscheibe im Ofen auf den Erweichungspunkt, wird die Oberseite der Glasscheibe 19 auf eine Temperatur im Bereich zwischen 632 und 650⁰C, vorzugsweise etwa 635° C, und die Unterseite auf eine niedrigere Temperatur im Bereich zwischen etwa 605 und 630⁰C, vorzugsweise etwa 620⁰C, erwärmt.

Die erwärmten Glasscheiben werden durch eine in der Rückwand 16 des Ofens angeordneten schlitzförmigen Öffnung 24 hindurchgeführt und in die Vorkühlzone 12 auf eine Reihe von Förderrollen aufgenommen, von wo sie der Nachkühlzone 12 zugeführt werden. Zwischen dem Ofen 10 und dem Eintritt der Nachkühlzone 12 sind oberhalb der Bewegungsbahn der Glasscheiben aus länglichen Düsenpaaren 26, 27 (F i g. 2) bestehende Luftquellen angeordnet, die derart angebracht sind, daß sie in den seitlichen Randbereichen der Glasscheiben 19 parallel zur Förderrichtung A liegende Luftmuster bestimmter Breite erzeugen. Die Düsen jedes Düsenpaares 26, 27 sind zueinander parallel und in einem Winkel zur Bewegungsrichtung der Glasscheibe so angeordnet, daß die gegenüberliegenden Randbereiche in bestimmter gewünschter Breite mit Luft beaufschlagt werden. Die Düsen 26,27 sind einstellbar ausgebildet, um die Breite der Luftbeaufschlagung zu verändern. Jede Düse 26, 27 ist zu diesem Zwecke auf einem mit Gewinde versehenen Stab 28 aufgenommen, auf dem sie durch Muttern 29 einstellbar sind. Der auf diese Weise von den Düsen 26, 27 erzielte Druck des Luftstroms ist verhältnismäßig hoch und kann im Bereich von etwa 375 bis 750 mm Wassersäule liegen. Die Glasscheibe 19 wird bei ihrem Eintritt in die Nachkühlzone 12 auf einer Gruppe von Förderrollen 31 aufgenommen und zwischen einem oberen und einem unteren Blaskopf 32,33 hindurchgeführt. Die Förderrollen 31 bestehen zur Erhöhung der Kühlwirkung aus einer Vielzahl von voneinander getrennten Ringen 34. Die Blasköpfe

können entweder mit einer Reihe voneinander unabhängiger Düsen oder, wie in der Zeichnung dargestellt, mit voneinander getrennt angeordneten Schlitzdüsen 35, 36 versehen werden, die quer zur Bewegungsrichtung der Scheiben liegen und Austrittsschlitze 37 bilden, aus denen die Glasscheibe beiderseitig mit Luft beaufschlagt wird. Der Kühlungsgrad der Oberflächen der Glasscheibe wird durch den Druck der Kühlluft gesteuert, wobei auf die Ober- und die Unterseite der Scheibe unterschiedliche Luftdrücke zur Einwirkung gebracht werden.

In dem Eingangsabschnitt odes Ofens 10 werden die Förderrollen 21 mit einer Geschwindigkeit von etwa 375 cm/min angetrieben, während sie in dem der Ofenausfahrt benachbarten Abschnitt c, ebenso wie die Rollen 25 der Vorkühlzone 11 mit einer höheren Geschwindigkeit von etwa 26 m/min angetrieben werden. Wie F i g. 1 zeigt, wird in der Nachkühlzone 12 die erste Gruppe der Förderrollen 31 zwischen dem ersten Blaskopfpaar 32, 33 über einen Kettentrieb 40 durch einen mit einem Untersetzungsgetriebe 38 ausgestatteten Motor 39 angetrieben.

Die Gruppe e der Förderrollen läßt sich hierbei wechselweise mit einer der Geschwindigkeit der Förderrollen 25 der Vorkühlzone 11 und einer geringeren Drehzahl antreiben, die der Geschwindigkeit der Förderrollen 31 des anschließenden Abschnittes f der Nachkühlzone 12 entspricht.

Diese unterschiedlichen Geschwindigkeiten werden gesteuert durch eine zwischen den Abschnitten e und f angeordnete Fotozelle 41. Wenn die Glasscheibe von den Rollen 25 der Vorkühlzone 11 auf die Rollen 31 des Abschnittes e der Nachkühlzone 12 übergeht, werden beide Rollensätze mit gleicher Drehzahl, d. h. mit einer Geschwindigkeit von etwa 26 m/min angetrieben. Wenn die Vorderkante der Glasscheibe 19 den Strahl g der Fotozelle 11 unterbricht, wird die Geschwindigkeit der Rollen des Abschnittes e auf etwa 375 cm/min verringert, wobei bei Durchgang der Hinterkante der Scheibe durch den Strahl g die Geschwindigkeit wieder auf 26 m/min gesteigert wird.

Die zu biegenden und vorzuspannenden Glasscheiben 19 werden auf den Förderrollen 21 in den Ofen 10 eingefahren und während ihres Durchlaufs allmählich bis auf den Erweichungspunkt des Glases erwärmt. Beim Verlassen des Ofens werden die Glasscheiben auf den Förderrollen 25 durch die Vorkühlzone 11 hindurch und von dort auf den Förderrollen 31 durch die Nachkühlzone 12 hindurchgetragen.

Beim Durchtritt der Glasscheibe 19 unter den an den Seiten der Vorkühlzone 11 angeordneten Düsenpaaren 26, 27 werden ihre Randbereiche einer Kühlwirkung ausgesetzt, die ein vorübergehendes Hochkrümmen der Endbreiche der Scheibe zur Folge hat. Beim Weiterwandern der Scheibe über die Düsen 26, 27 hinaus zwischen das erste Blaskopfpaar 32, 33 der Nachkühlzone 12 kehren diese Bereiche unter Wirkung der auf sie gerichteten Luftströme in den ebenen Zustand zurück. ■' :■

Beim weiteren Vorschub der Glasscheiben 19 zwischen das Blaskopfpaar 32, 33 werden die Ober- und die Unterseite der Glasscheibe unterschiedlichen Luftdrücken ausgesetzt zur Erzielung der gewünschten Biegekrümmung der Scheibe, wobei diese einen gekrümmten Zustand gemäß Fig.4 annimmt. Hierbei wird durch die aus den Schlitzdüsen 35 austretenden Luftströme die Scheibe nach oben bis in die gewünschte Krümmung ausgewölbt, wobei die seitlichen Randbereiche der im Mittelbereich der Scheibe herrschenden Krümmung folgen; hierbei hat jedoch der Grad der Kühlung der seitlichen Randbereiche in der Vorkühlzone 11 einen bestimmten Einfluß auf die Krümmung der Scheibe.

Die Blasdrücke können in Abhängigkeit von der Dikke und Größe der Glasscheibe sowie in Abhängigkeit von der jeweils gewünschten Krümmung verändert werden.

Jedoch liegt auf der Oberseite der Scheibe ein Blasdruck im Bereich zwischen 350 und 550 mm Wassersäule, auf der Unterseite ein Blasdruck im Bereich zwischen etwa 100 und 200 mm Wassersäule vor. Diese Drücke werden mittels eines Manometers gemessen, und der Abstand der Schlitzdüsen 35,36 von den Scheibenoberflächen beträgt ungefähr 5 mm.

Bei dieser Behandlung der Glasscheibe in der Nachkühlzone 12 werden den beiden Oberflächen der Glasscheibe durch die Kühlung unterschiedliche Kontraktionen erteilt, wobei die stärker erwärmte Oberseite der Scheibe durch die Kühlluft im Gegensatz zu der niedriger erwärmten Unterseite der Scheibe eine Verzögerung der Kontraktion erfährt. Hierdurch wird eine Krümmung oder Biegung der Glasscheibe um ihre Querachse erzielt, wobei der Grad der Krümmung durch den Grad der unterschiedlichen Erwärmung und Kühlung bewirkt wird, die auf die Oberflächen der Glasscheibe zur Einwirkung gelangen.

Die Krümmung der Glasscheibe erfolgt bei ihrem Durchgang zwischen den Schlitzdüsen 35 und 36 des ersten Blaskopfpaares 32, 33, so daß die gebogene Scheibe 42 bei ihrem Durchgang zwischen den Blasköpfen des zweiten Blaskopfpaares 43,44 die in F i g. 3 gezeigte gewünschte Krümmung besitzt. In dem zweiten Blaskopfpaar 43,44 erfolgt die Fixierung der Krümmung der Scheibe, indem auf die Oberseite und auf die Unterseite der Scheibe unterschiedliche Luftdrücke ausgeübt werden. Hierbei kann der auf die Oberseite der Scheibe einwirkende Luftdruck im Bereich zwischen 250 und 625 mm Wassersäule, der auf die Unterseite der Scheibe einwirkende Luftdruck in einem Bereich von etwa 50 bis 150 mm, vorzugsweise etwa 100 mm, Wassersäule liegen.

Die F i g. 4 zeigt die erfindungsgemäß gebogene und vorgespannte Glasscheibe. Derartige Glasscheiben lassen sich für verschiedene Zwecke verwenden, sie sind jedoch besonders geeignet für gebogene vorgespannte Heckscheiben von Kraftfahrzeugen. Derartige Heckscheiben bestehen üblicherweise aus etwa 6 mm dikkem Scheibenglas.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gebogenen, vorgespannten Glasscheiben, bei dem die auf einer waagerechten Förderbahn aufgenommenen Glasscheiben zunächst auf eine dem Erweichungspunkt des Glases entsprechende Temperatur erhitzt und anschließend durch beiderseitige Beaufschlagung mit Luft schnell gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entgegengesetzten Oberflächen der Scheibe mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erhitzung der einen Oberfläche der Glasscheibe eine Temperatur im Bereich zwischen 632 und 650⁰C und der anderen Oberfläche eine niedrigere Temperatur im Bereich zwischen 605 und 630⁰C erteilt wird und daß bei der , Kühlung zur Erzielung der Scheibenkrümmung die die höhere Temperatur aufweisende Oberfläche der Glasscheibe mit einem höheren Luftdruck im Bereich zwischen etwa 350 und 550 mm Wassersäule und die die niedrigere Temperatur aufweisende Oberfläche mit einem niedrigeren Luftdruck im Bereich zwischen etwa 100 und 200 mm Wassersäule beaufschlagt wird.

3. Verfahren, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fixierung der Krümmung eine anschließende weitere Kühlung der die höhere Temperatur aufweisenden Oberfläche der Glasscheibe mit einem Luftdruck im Bereich zwischen 250 und 625 mm Wassersäule und der anderen Oberfläche mit einem Luftdruck im Bereich zwischen 50 und 150 mm Wassersäule erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Glasscheibe einer .Vorkühlung unterworfen wird, bei der die in Förderrichtung liegenden beiderseitigen Randbereiche der die höhere Temperatur aufweisenden Oberfläche der Glasreheibe mit Kühlluft mit einem Druck im Bereich zwischen etwa 375 und 750 mm Wassersäule beaufschlagt werden..

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördergeschwindigkeit der Glasscheibe während . der Vorkühlung etwa 26 m/min und während der anschließenden, der Erzielung der Krümmung und der Vorspannung dienenden Kühlung etwa 3,75 m/min beträgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Ausgang des der Erhitzung der Glasscheibe (19) dienenden Ofens (10) anschließende Kühlzone aus einer Vorkühlzone (11), in der quer zur Förderrichtung liegende, in einem der Länge der Glasscheibe angepaßten Abstand angeordnete, auf die die höhere Temperatur aufweisende Oberfläche der Scheibe gerichtete Düsen (26, 27) für die Kühlluft angeordnet sind, und aus einer anschließenden, der Erzielung der Krümmung und ihrer Fixierung dienenden Nachkühlzone (12) besteht, in der eine Mehrzahl von beiderseitig der Oberflächen der Glasscheibe (19) quer zur Förderrichtung liegende Düsen (32, 33) für die Kühlluft vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Vorkühlzone (11) liegenden Düsen (26, 27) in ihrer Höhe einstellbar ausgebildet sind.