-
Die
Erfindung betrifft einen Prozeß und
eine Vorrichtung zur Behandlung der Glasscheiben eines asymmetrischen
Glasscheibenpaars zur Herstellung von Verbundglas, bei denen die
Glasscheiben vorgeheizt, dann einem Druckbiegeprozeß unterzogen
und schließlich
gekühlt
werden.
-
Verbundglas
hat diverse Anwendungen, insbesondere als Sicherheitsverbundglas
für zur
Konstruktion von Kraftfahrzeugen verwendete Fenster. Die Windschutzscheiben
heutiger Kraftfahrzeuge können
daher aus zwei Glasscheiben bzw. -schichten bestehen, die vorgeheizt,
getrennt voneinander gebogen und nach dem Kühlen zusammengefügt werden,
wobei eine als Zwischenschicht dienende Kunststoffschicht zwischen
Ihnen angeordnet wird.
-
Die
einzelnen Glasschichten, aus denen eine Windschutzscheibe ausgebildet
ist, können übereinstimmende
Dicken, Farben, Oberflächenemissionsvermögen, etc.
aufweisen, wobei sie (und die resultierenden Windschutzscheiben)
in diesem Fall als „symmetrisch" bezeichnet werden.
Unterscheiden sich die Schichten in einem oder mehreren dieser Punkte,
werden sie als „asymmetrisch" bezeichnet.
-
In
der Regel durchlaufen die einzelnen Schichten eines Glasscheibenpaars
den Vorheizofen direkt hintereinander, wodurch sie praktisch identischen
Heizbedingungen ausgesetzt sind. Bei symmetrischen Glasscheibenpaaren,
bei denen die beiden Glasscheiben identische Erwärmungs- und Wärmeabsorptionseigenschaften
aufweisen, garantiert dies ein sehr einheitliches Biegeverhalten.
-
Bei
asymmetrischen Glasscheibenpaaren, bei denen die beiden Glasscheiben
unterschiedliche Erwärmungs-
und Wärmeabsorptionseigenschaften aufweisen,
sind die Umstände
anders. Unterschiedliche Dicken, Farben oder Glaszusammensetzungen sind
beispielsweise als Gründe
für unterschiedliche Erwärmungs-
und Wärmeab sorptionseigenschaften zu
berücksichtigen.
So erwärmen
sich dünnere
Glasscheiben bzw. Scheiben, die die Wärme intensiver absorbieren,
rascher als dickere Glasscheiben bzw. Scheiben, die weniger Wärme absorbieren
oder Wärme
reflektieren, und erreichen daher unter identischen Erwärmungsbedingungen
rascher höhere Temperaturen.
-
Zur
Berücksichtigung
dieser Unterschiede ist aus der
EP 0 593 137 B1 eine Erwärmung der Glasscheibe jedes
Glasscheibenpaars, die sich rascher erwärmt, mit geringerer Intensität bekannt,
beispielsweise durch Anordnen von dazwischen liegenden Abschirmelementen
oder durch Vergrößern des
Abstands zwischen der Glasscheibe und den Heizelementen. Als Alternative
hierzu ist in der
EP
0 593 138 B1 ein Prozeß beschrieben,
bei dem die sich langsamer erwärmende
Glasscheibe jedes Glasscheibenpaars vor dem Eintritt in die Vorheizstufe
separat vorgewärmt
wird. Beide Maßnahmen
sollen die Biegetemperatur der beiden Glasscheiben, d.h. die Temperatur
beim Eintritt in die Biegestation, einheitlich halten, damit sie
dem Druckbiegeprozeß mit
der gleichen Temperatur unterzogen werden, um auf diese Weise Biegeprozeduren
zu erzielen, die einander sehr genau entsprechen.
-
Es
wurde festgestellt, daß die
Biegegenauigkeit noch verbessert werden kann, und die der Erfindung
zugrundeliegende Aufgabe ist daher das Erzielen einer derartigen
Verbesserung.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist der anfangs erwähnte Prozeß erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß der
Vorheiz- und/oder der Druckbiegeprozeß so gesteuert werden, daß die Glasscheiben nach
Abschluß des
Druckbiegeprozesses im wesentlichen die gleiche Temperatur aufweisen.
-
Es
wird darauf hingewiesen, daß geringfügige Temperaturunterschiede
in der Praxis nicht vollständig
auszuschließen
sind. Im wesentlichen die gleiche Temperatur bedeutet daher innerhalb
des Rahmens der Erfindung Abweichungen zwischen den gemessenen Scheibentemperaturen
von nicht mehr als ca. 3°C
bis 5°C.
-
Die
Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß nicht die Biegetemperatur,
d.h. die Temperatur der Glasscheiben beim Eintritt in die Druckbiegestation, sondern
das unter anderem durch die unterschiedlichen Wärmeabsorptionskapazitäten der
einzelnen Glasscheiben bestimmte Biegeverhalten der Glasscheiben
von entscheidender Bedeutung ist, da es die Restelastizität des Glases
bestimmt. Die Restelastizität
der Glasscheiben bestimmt das Ausmaß, in dem die Form der gebogenen
Scheiben durch die elastische Wiederherstellung nach der Beendigung des
Biegeprozesses erneut verändert
wird. Die unterschiedlichen Biegeverhalten der beiden Glasscheiben
beeinflussen daher die jeweiligen Wiederherstellungskräfte während der
Abkühlung
und können
dementsprechend unterschiedliche Abweichungen der gekühlten Glasscheiben
von der ursprünglichen
Biegeform verursachen, wodurch die Biegegenauigkeit beeinträchtigt wird.
Wenn eine einzelne Glasscheibe eines derartigen Paars (sofern dies überhaupt
noch möglich
ist) zum Laminieren auf der anderen angeordnet wird, können so
unerwünschte Spannungen
in den Glasscheiben und erhebliche Abweichungen von der normalen
Form verursacht werden, was zu einem Bruch oder einer letztendlichen
Schichtenspaltung führt.
-
Erfindungsgemäß wird daher
das Biegeverhalten mindestens einer der beiden Glasscheiben an das
der anderen angepaßt,
und überraschender
Weise wurde festgestellt, das ein identisches Biegeverhalten erzielt
werden kann, wenn durch eine Steuerungstechnologie sichergestellt
wird, daß die
beiden Glasscheiben nicht vor, sondern nach dem Durchlaufen des
Druckbiegeprozesses die gleiche Temperatur aufweisen. Dies wird
vorzugsweise durch Abkühlen der
wärmeren
Scheibe erreicht. Die unterschiedlichen Wärmemengen der beiden Glasscheiben
können
auf diese Weise kompensiert werden, wodurch während der Abkühlung nach
dem Biegen identische Restelastizitäten und damit identische Wiederherstellungskräfte auftreten.
Dadurch kann eine beeindruckende Biegegenauigkeit erzielt werden.
-
Erfindungsgemäß können nicht
nur die Unterschiede zwischen den Wärmemengen der beim Vorheizen
eines asymmetrischen Glasscheibenpaars aufeinander folgenden Glasscheiben
auf beinahe null verringert, sondern auch das Biegeverhalten unterschiedlicher
Beschickungen praktisch konstant gehalten werden. Unterschiedliche
Umgebungsbedingungen, beispielsweise im Sommer und im Winter, werden
so kompensiert.
-
Durch
die Erfindung wird die Voraussetzung für die Möglichkeit der Herstellung von
gewölbtem
Sicherheitsverbundglas mit höchster
Genauigkeit geschaffen. CAD-Daten können exakt kopiert werden. Dies
ist vor allem bei der Konstruktion moderner Automobile wesentlich.
Dies liegt daran, daß hier
nicht nur die Erfordernisse hinsichtlich der Formtoleranzen der
Glasscheiben und ihrer optische Qualität zunehmend rigide werden,
sondern daß auch
zunehmend die Tendenz besteht, Informationen auf der Windschutzscheibe
anzuzeigen (Head-Up-Displays). Dies kann nur verzerrungsfrei realisiert
werden, wenn der Bildbereich präzise
und konturengetreu vorgeschriebenen Abmessungen entspricht.
-
Bei
einer Weiterentwicklung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Temperaturen
der Glasscheiben vor Beginn und/oder nach Abschluß des Druckbiegeprozesses
als Steuerparameter aufzuzeichnen. Da die Temperatur nach Abschluß des Druckbiegeprozesses
innerhalb des Rahmens der Erfindung entscheidend ist, erweist sich
die Temperaturmessung hinter der Druckbiegestation als die bevorzugte
Option. Da jedoch Veränderungen
der Temperaturen von Glasscheiben eines bestimmten Scheibentyps
während
des Druckbiegeprozesses bekannt sind oder durch vorab ausgeführte Untersuchungen
festgestellt werden können,
können
die Temperaturen alternativ auch vor Beginn des Druckbiegeprozesses
gemessen und daraus mit einer guten Annäherung die innerhalb des Rahmens
der Erfindung als Steuerparameter verwendeten Temperaturen nach
Abschluß des
Druckbiegeprozesses berechnet werden. Eine Bestimmung der Steuerungsbedingungen
anhand von zwei Eingaben, durch die die Zuverlässigkeit des Prozesses erhöht wird,
wird durch Aufzeichnen beider Temperaturen realisiert.
-
Als
erste Steuerungsalternative schlägt
die Erfindung vor, die sich rascher erwärmende Glasscheibe über eine
längere
Zeitspanne als die sich langsamer erwärmende Glasscheibe dem Druckbiegeprozeß zu unterziehen.
Als Alternative oder zusätzlich
hierzu besteht die Möglichkeit
einer Weiterentwicklung der Erfindung, bei der die sich rascher erwärmende Glasscheibe
während
oder unmittelbar nach dem Vorheizen einer Zwischenkühlung unterzogen
wird, vorzugsweise auf eine Temperatur unter der Transformationstemperatur.
Die Heizbedingungen während
des Vorheizens werden daher in beiden Fällen für beide Glasscheiben konstant
gehalten, wodurch das Ausmaß der
Zwischenkühlung
genau auf die Entspannung und Resterwärmung eingestellt werden kann,
die auf dem restlichen Weg durch die Vorheizstufe noch stattfindet.
Das Ergebnis ist eine sehr genaue Steuerung des Biegeverhaltens.
-
Die
Zwischenkühlung
wird vorzugsweise durch das Blasen von Luft mit Raumtemperatur auf beide
Seiten der Glasscheibe ausgeführt,
wobei die Luft genauer mit einem Einblasdruck von < 200 mbar eingeblasen
wird.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Behandlung der Glasscheiben eines asymmetrischen Glasscheibenpaars
zur Herstellung von Verbundglas umfaßt einen Vorheizofen, dem eine
Druckbiegestation sowie ein stromabseitig der Druckbiegestation vorgesehener
Kühlofen
folgen. Die Druckbiegestation kann in den Vorheizofen integriert
oder als separate Installation stromabseitig letzteren vorgesehen sein.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist durch eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Vorheizofens
und/oder der Druckbiegestation sowie durch mindestens einen zwischen
der Druckbiegestation und dem Kühlofen
angeordneten ersten Temperaturmeßpunkt für die Glasscheiben gekennzeichnet,
der mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, wodurch das Signal
von dem Temperaturmeßpunkt
direkt oder indirekt zur Steuerung des Vorheizofens und/oder der Druckbiegestation
verwendet wird.
-
Im
einfachsten Fall ist der erste Temperaturmeßpunkt direkt mit der Steuervorrichtung
verbunden, so daß die
am Ausgang der Druckbiegestation gemessene Temperatur direkt zur
Steuerung des Vorheiz- und/oder Biegeprozesses verwendet wird.
-
Bei
einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vor der Druckbiegestation
ein weiterer Temperaturmeßpunkt
vorgesehen, dessen Signal der Steuervorrichtung zugeführt und
als indirekte Messung der Temperatur der Glasscheiben am Ausgang
der Druckbiegestation zur Steuerung des Vorheizofens und/oder der
Druckbiegestation verwendet wird.
-
Die
vor der Druckbiegestation gemessene Temperatur kann der Steuervorrichtung
als zusätzlicher
Steuer- bzw. Prüfparameter
zugeführt
werden, um die Genauigkeit der Steuerung zu erhöhen. Ebenso ist es jedoch möglich, die
von dem weiteren, vor der Druckbiegestation angeordneten Temperaturmeßpunkt gemessene
Temperatur an die Steuervorrichtung zu senden und sie direkt zur
Steuerung des Vorheiz- und/oder Druckbiegeprozesses zu verwenden.
Dadurch wird innerhalb des Rahmens der Erfindung vorausgesetzt,
daß die
scheibenpaarspezifische Beziehung zwischen den von den vor und hinter der
Druckbiegestation angeordneten Temperaturmeßpunkten gemessenen Temperaturen
vorab bestimmt und der Steuervorrichtung zur Verfügung gestellt
wird. Es wird darauf hingewiesen, daß für eine hohe Genauigkeit der
Steuerung jeder weitere, vor der Druckbiegestation vorgesehene Temperaturmeßpunkt so
nahe wie möglich
an dieser angeordnet sein sollte, d.h. vorzugsweise zwischen dem
Vorheizofen und der Druckbiegestation, wenn die Druckbiegestation
außerhalb
des Vorheizofens angeordnet ist.
-
Bei
einer Weiterentwicklung der Erfindung ist die Vorrichtung durch
eine im Vorheizofen angeordnete Zwischenkühlinstallation gekennzeichnet,
wobei die Steuervorrichtung veranlaßt, daß die Zwischenkühlinstallation
lediglich auf die sich rascher erwärmende Glasscheibe einwirkt.
-
Ein
weiteres, vorteilhaftes Merkmal besteht in der Tatsache, daß die Zwischenkühlinstallation
als stationäre
Luftkühlinstallation
konstruiert ist und mindestens zwei Strahlrohre aufweist, die rechtwinklig zur
Beförderungsrichtung
der Glasscheiben ausgerichtet sind und einander gegenüberliegend
auf die Ober- und Unterseite der sich rascher erwärmenden Glasscheibe
einwirken. Dies ist eine einfache, aber effiziente und sehr zuverlässige Konstruktion.
-
Ferner
wird vorgeschlagen, als Vorheizofen einen Rollherdofen vorzusehen,
bei dem der Abstand zwischen den Transportrollen zum Ausgang hin
abnimmt und das Strahlrohrpaar bzw. im Falle mehrerer Strahlrohrpaare
das am nächsten
am Ausgang gelegene Strahlrohrpaar angeordnet ist, wo das untere Strahlrohr
genau zwischen zwei benachbarte Transportrollen paßt. Die
Verringerung des Abstands zwischen den Transportrollen zum Ausgang
hin resultiert daraus, daß die
Glasscheiben bei steigenden Temperaturen weicher werden und dementsprechend
zum Ende des Vorheizofens hin mehr Halt benötigen. Es wurde festgestellt,
daß ein
ausreichender Abstand zwischen der Zwischenkühlinstallation und dem Ausgang
des Vorheizofens zuverlässig
eine Neuerwärmung
der einer Zwischenkühlung
unterzogenen Glasscheibe in dem für die erfindungsgemäß angestrebte
Einheitlichkeit des Biegeverhaltens erforderlichen Ausmaß garantieren
kann.
-
Als
Alternative oder zusätzlich
hierzu kann die Steuervorrichtung ein Zeitsteuerelement aufweisen,
durch das die Verweildauer der Glasscheiben in der Druckbiegestation
entsprechend der vom Temperaturmeßpunkt (von den Temperaturmeßpunkten) bestimmten
Temperatur der Scheiben am Ausgang der Druckbiegestation eingestellt
wird.
-
Vorteilhafte
und bevorzugte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Die
Erfindung wird nachstehend unter Zuhilfenahme bevorzugter Beispiele
einer Ausführungsform
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben.
Es zeigen:
-
1 einen
vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
-
2 eine
Draufsicht der Vorrichtung gemäß 1;
und
-
3 eine
modifizierte Form der Ausführungsform
einer Vorrichtung in einer Darstellung nach 1.
-
Die
Vorrichtung gemäß den 1 und 2 umfaßt einen
Vorheizofen 1, der dem Vorheizen der Glasscheiben 2 eines
Glasscheibenpaars dient. Die Glasscheiben 2 werden auf
Rollen 3 durch den Ofen bewegt, deren Abstände im Bereich
des Ausgangs des Ofens geringer werden, da die erwärmten Glasscheiben 2 verformbar
sind und daher einen intensiveren Halt erfordern.
-
Auf
den Vorheizofen 1 folgt eine Druckbiegestation 4,
die bei dem gezeigten Beispiel eine Glasbiegeform 5 in
Form eines Rings, dessen Kontur und Höhe der gewünschten Form der Glasscheibe
entsprechen, und eine Vakuumform 6 mit vollem Oberflächenkontakt
umfaßt.
Die Druckbiegestation 4 könnte auch an dessen Ende im
Vorheizofen 1 angeordnet sein. Die Ringform 5 umgibt
eine Kammer 7, die der Erzeugung eine Gaskissens dient.
Die Glasscheiben 2 werden auf das Gaskissen befördert, sowie
sie den Vorheizofen 1 verlassen. Die Kammer 7 wird
dann herabgesenkt und plaziert die jeweilige Glasscheibe 2 auf
der Ringform 5. Gleichzeitig wird die Vakuumform nach unten
bewegt, um durch Ansaugen mit der jeweiligen Glasscheibe 2 in
Eingriff gebracht zu werden und sie in die gewünschte Form zu bringen.
-
Eine
Transportvorrichtung 8, beispielsweise eine Rollenfördervorrichtung
(2) dient dem Transport der gebogenen Glasscheiben 2 in
einen Kühlofen 9.
-
Überdies
zeigt 2 einen direkt am Ausgang der Druckbiegestation 4 angeordneten
ersten Temperaturmeßpunkt 11,
der die Temperatur der Glasscheiben 2 nach Abschluß des Druckbiegeprozesses
als Steuerparameter erfaßt.
Der Grund hierfür
ist, daß die
beiden Glasscheiben 2 des asymmetrischen Glasscheibenpaars
nach Abschluß des Druckbiegeprozesses
erfindungsgemäß die gleiche Temperatur
aufweisen sollten, da dies die Voraussetzung dafür ist, daß die Glasscheiben 2 ein
identisches Biegeverhalten aufweisen. Die Wiederherstellungskräfte der
beiden Glasscheiben 2 werden auf diese Weise aufeinander
eingestellt, wodurch die Biegegenauigkeit erhöht wird.
-
Der
erste Temperaturmeßpunkt 11 ist
mit einer in 3 diagrammartig dargestellten
Steuervorrichtung 16 verbunden, die ihrerseits abhängig von der
gemessenen Temperatur auf die im Vorheizofen 1 angeordnete
Zwischenkühlinstallation
einwirkt. Die Zwischenkühlinstallation
umfaßt
zwei einander gegenüberliegende
Strahlrohre, die ein unteres Strahlrohr 12 und ein oberes
Strahlrohr 13 umfassen. Den Strahlrohren wird Luft mit
Raumtemperatur und vorzugsweise einem Blasdruck von < 200 mbar zugeführt, um
eine abrupte Abkühlung
zu vermeiden. Die beiden Strahlrohre 12 und 13 sind
an einer Position beim stromabseitigen Ende des Ofens angeordnet, an
der die Abstände
zwischen den Rollen noch ausreichend groß sind, daß das untere Strahlrohr 12 zwischen
zwei benachbarte Rollen 3 paßt, vorzugsweise an der am
weitesten stromabseitig liegenden Position, an der dies der Fall
ist. Typischer Weise weisen die Strahlrohre einen Durchmesser von
ca. 40 bis 60 mm auf.
-
Die
Steuervorrichtung 16 veranlaßt, daß die Strahlrohre 12 und 13 nur
auf die Glasscheibe 2 einwirken, die sich rascher erwärmt. Die
Zwischenkühlung
in Kombination mit der anschließenden
Neuerwärmung
und Temperaturentspannung auf dem restlichen Weg durch den Vorheizofen 1 ermöglicht eine sehr
präzise
Temperatursteuerung.
-
Bei
der Form der Ausführungsform
gemäß 3 sind
drei Paare von Strahlrohren 12, 13 vorgesehen,
die die Zwischenkühlung den
Erfordernissen entsprechend intensivieren können und ferner zur Steigerung
der Präzision
der Steuerung geeignet sind. Ebenso ist es möglich, ein oder mehr Paare
von Strahlrohren unmittelbar hinter dem Ofen vorzusehen, die die
heißere
Scheibe vor dem Biegen kühlen.
-
Überdies
ist am Eingang der Druckbiegestation ein weiterer Temperaturmeßpunkt 14 angeordnet,
der die Biegetemperatur erfaßt.
Wie eingangs bereits erläutert,
ist es nicht die Biegetemperatur, sondern das Biegeverhalten, daß erfindungsgemäß von Bedeutung
ist. Für
letzteres ist die Temperatur am Ausgang der Druckbiegestation 4 entscheidend, die über einen
ersten Temperaturmeßpunkt 11 am Ausgang
der Druckbiegestation 4 als Steuerparameter erfaßt werden
kann.
-
Die
Biegetemperaturen unterschiedlicher Glasscheiben 2 vor
dem Eintritt in die Druckbiegestation 4 sind in der Regel
innerhalb des Rahmens des erfindungsgemäßen Prozesses unterschiedlich.
Da die Kühlbedingungen
für eine
Glasscheibe 2 eines bestimmten Scheibentyps in der Druckbiegestation 4 bekannt
sind oder vorab experimentell bestimmt werden können, können die für identische Temperaturen eines
Glasscheibenpaars am Ausgang der Druckbiegestation 4 erforderlichen
Biegetemperaturen einzelner Glasscheiben 2 (am Eingang
der Druckbiegestation 4) berechnet bzw. bestimmt werden.
Auf diese Weise ist die Steuerung des Vorheizofens 1 und/oder der
Druckbiegestation 4 auch mit Hilfe des zusätzlichen
Temperaturmeßpunkts 14 möglich, wodurch
die von letzterem gemessene Temperatur als indirekte Messung der
Temperatur der Glasscheiben 2 am Ausgang der Druckbiegestation 4 verwendet
wird.
-
Bei
der Form der Ausführungsform
gemäß 3 wird
dafür gesorgt,
daß die
Steuervorrichtung 16 auch über ein Zeitsteuerele ment 15 auf
die Verweildauer der Glasscheiben 2 in der Druckbiegestation
einwirkt. Dies ist eine Maßnahme,
durch die das Biegeverhalten zusätzlich
oder alternativ beeinflußt werden
kann. Nötigenfalls
kann bei dieser Variante auf die Verwendung einer Zwischenkühlinstallation (der
Strahlrohre 12 und 13) oder anderer Einrichtungen
verzichtet werden, die die Temperatur der Glasscheiben 2 vor
dem Eintritt in die Druckbiegestation 4 beeinflussen, um
das Ziel der Erfindung, die identischen Temperaturen der Glasscheiben 2 am
Ausgang der Druckbiegestation 4, zu erreichen.