FI91244B - Menetelmä ja laite lasilevyn taivuttamiseksi ja karkaisemiseksi - Google Patents

Description

91244

Menetelmä ja laite lasilevyn taivuttamiseksi ja katkaisemiseksi. - Förfarande och anordning för böjning och härdning av glasskiva.

Keksinnön kohteena on menetelmä lasilevyn taivuttamiseksi ja katkaisemiseksi, jossa menetelmässä reunamuotin kannattamaa lasilevyä kuumennetaan pehmenemislämpötilaan, annetaan lasilevyn taipua painovoimaisesti ja siirretään taipunut lasilevy karkaisuun.

Keksinnön kohteena on myös laite lasilevyn taivuttamiseksi ja katkaisemiseksi, laitteeseen kuuluessa reunamuotti lasilevyn kannattamiseksi eri käsittelyvaiheissa, esikuumennusosasto taivutusosasto ja karkaisujäähdytysosasto.

Keksintö soveltuu erityisen hyvin suhteellisen helppojen lasi-muotojen taivuttamiseen, jotka voidaan taivuttaa painovoimaisesti reunamuottia käyttäen. Suuri osa autojen sivulaseista ja takalaseista ovat tällaisia suhteellisen helppoja muotoja, jotka voidaan taivuttaa keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta käyttäen. Olennaisesti vastaavaan tarkoitukseen tunnetaan ennestään menetelmä, jossa tasalämpöinen lasi pudotetaan reuna-muotin päälle ja lasi saa oikean muotonsa hitausvoiman ja reunamuotin muodon ansiosta. Tämän tunnetun menetelmän etuina on suuri kapasiteetti ja varmatoimisuus, mutta sen haittoina ovat kalleus, pitkähkö mallin vaihtoaika (4-5 h), tiputuksen aiheuttamat jäljet lasin reuna-alueilla ja 1asikohtaisten työkalujen kalieus.

Toisaalta tunnetaan reunamuottiperiaatteel1 a toimivia yksit-täisuuneja, joissa lasia vain lämmitetään yläpuolelta päin ja lasi taipuu muotoonsa, jonka taivutussyvyys määrätään lämmitys-aikaa säätämällä. Yksittäisuunien etu on yksinkertaisuus ja halpuus, mutta haittoina voidaan mainita pieni kapasiteetti, suhteellisen suuri minimi 1asipaksuus (tyypillisesti 5 mm.

2 joskus 4 nun), taivutusmuodot yksinkertaisia ja taivutustarkkuus välttävä (koska taivutussyvyyttä kontrolloidaan ainoastaan tai-vutusajan avulla).

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu menetelmä ja laite, joilla saavutetaan seuraavia etuja: - edullinen hinta kapasiteettiin nähden - lasin paksuudessa päästään olennaisesti alle 4 mm:n paksuuteen, tyypillisesti 3.2 mm minimipaksuuteen tai sen alapuolelle - laitteen pieni koko - halvat työkalukustannukset (tarvitaan esim. vain neljä reuna-muottia lasimallia kohti) - pieni lasimallin vaihtoaika (tyypillisesti alle 0.5 h).

Keksinnön tarkoitus saavutetaan oheisissa patenttivaatimuksissa esitettyjen tunnusmerkkien perusteella.

Seuraavassa keksinnön erästä suoritusesimerkkiä selostetaan lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaavioilisesti keksinnön mukaisen uunin pit-kittäispystyleikkausta ja kuvio 2 esittää kaavioi 1isesti saman uunin pitkittäisvaaka-leikkausta.

Kuvio 3 esittää yksityiskohtaa taivutusosastossa 8.

Lastausosastossa 1 taivutettava lasilevy asetetaan reunamuotin 3 päälle. Reunamuottia 3 kuljetetaan vaunulla 2 pitkin alempaa vaakarataa 4 esikuumennusosastoon 5, jossa on vastukset 7 lasilevyn kuumentamiseksi ylhäältäpäin säteilylämmöllä. Vaunu 2 muotteineen 3 ja 1asi1evyineen siirretään sitten esikuumennus-osaston 6 alapuolelle ja nostetaan hissillä esikuumennusosas- 3 91244 toon 6, jossa lämmitystä jatketaan vastuksilla 7. Kuten tunnettua, esikuumennus voidaan tehdä suhteel1isen nopeasti, koska lämpö siirtyy tehokkaasti kylmään lasiin. Esikuumennuksessa lasilevy saavuttaa tyypillisesti lämpötilan noin 500'C. Luonnollisesti esikuumennuksen loppulämpötila voi vaihdella huomattavasti suuntaan tai toiseen. Esikuumennettu lasi siirretään reunamuotteineen 3 taivutusosastoon 8, joka samalla toimii tehokkaana kuumennuskammiona, missä on noin 900”C lämpötila. Kuumennus- ja taivutuskammion 8 lämpötila voi vaihdella tyypillisesti rajoissa 800-1000'C. Kammiossa 8 olevilla tehokkailla vastuksilla 9 lasilevyä lämmitetään niin nopeasti, että 4 mm:n lasi lämpiää 500°C:stä noin 15-20 sekunnissa karkaisulämpöti-laan 600-630°C, tyypillisesti 615-620'C. Tämän nopean lämmityksen aikana lasin annetaan samalla taipua. Esim. 4 mm:n lasilla lämpötilan nousunopeus on siis edullisesti noin 6-8'C/s, eli yleisesti noin 24-32’C/mm/s. Keksinnön tarkoituksen saavuttamiseksi tulisi lämpötilan nousunopeuden olla vähintään noin 15'C/mm/s.

Lasin lämpötilaa tarkkaillaan pyrometrillä ja/tai taipumaa optisella etäisyydenmittauslaitteella 10. Tätä varten uunin katon lämpöeristeen läpäisee putkimainen tarkkailuikkuna 11.

Kun pyrometri ja/tai taipuman mittauslaite 10 havaitsee, että ennalta määrätty lasin lämpötila ja/tai taipuma on saavutettu, lasi siirretään mahdollisimman nopeasti karkaisuun. Siirto taivutusosastosta 8 karkaisuosastoon 13 tapahtuu samalla reunamuotilla 3 pitkin rataa 12. Karkaisuosastossa 13 lasilevyn molempiin pintoihin kohdistetaan jäähdytysilmasuihkut. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää ylä- ja alapuolisia suuttimistoja 14 ja 15, joiden päät voivat olla joko suorassa tasossa tai ne voi olla asetettu ennakoidun kompromissisen taivutusmuodon mukaan. Karkaisuosastosta 13 lasi muotteineen 3 siirretään pur-kausosastoon, missä karkaistu lasi otetaan pois reunamuoti1 ta 3. Tämän jälkeen asetetaan seuraava lasi reunamuotin päälle ja lasi reunamuotteineen siirretään esilämmitysosastoon.

4

Reunamuotti 3 on vaunuun 2 ulkoapäin tuettu ja se on pinnoitettu lasin taivutukseen ja karkaisuun sopivalla kuitupinnoit-teel1 a.

Vaunun 2 liikkeet pitkin ratoja 4 ja 12 saadaan aikaan esim. US-patenttijulkaisussa 4,497,645 kuvatulla järjestelyllä, käyttämällä uunin ulkopuolelta pyöritettävien pyörien päällä olevia vaunuja.

Tehokuumennuskammiona toimiva taivutusosasto 8 on keksinnön mukaisen laitteen sydän. Uutta siinä on korkean lämpötilan, noin 900’C, mahdollistama nopea lämmitys. Lasin taipuminen saadaan tapahtumaan ilman lämmön kohdistamista reunamuotin avulla haluttuun muotoon. Tämä pätee helpoilla lasimuodoilla, mutta muodon vaikeusasteen kasvaessa, lasin paksuuden pienentyessä ja lasikoon suuretessa vaikeudet halutun muodon saavuttamiseksi kasvavat. Lasin lämpötilan ja/tai taipumisasteen tarkka seuranta ja mahdollisuus siirtää lasi nopeasti karkaisuun varmistavat kuitenkin sen, että keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella voidaan helposti ja hallitusti taivuttaa autojen taka- ja sivulasien tavanomaisia taivutusmuotoja .

Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa erityisesti ohuiden (3-4 mm) lasien taivuttamisen ja karkaisun, koska taipuminen alkaa vasta kun karkaisulämpötilaa ollaan ylittämässä; kun haluttu muoto on saavutettu, lasi voidaan siirtää suoraan karkaisuun. Matalalämpöisempien uunien tapauksissa tämä ei ole mahdollista, koska lasi on ehtinyt taipua keskialueeltaan jo halutun muodon yli, kun karkaisulämpötila on saavutettu.

Käytettäessä reunamuottia lasin kannatukseen koko lämmityksen ajan, aiheutuu tästä lasin reuna-alueen jääminen muuta aluetta kylmemmäksi. Syynä tähän on, että reunamuotti jää massansa ja 1ämpökapasiteettinsa ansiosta lasia kylmemmäksi, jonka takia se 5 91244 ottaa lasista lämpöä. Mikäli lasi karkaistaan, joudutaan koko lasi kauttaaltaan lämmittämään yli karkaisulämpötilan, jolloin lasin keskialue lämmitetään tarpeettoman kuumaksi. Tästä taas aiheutuu lasin keskialueen hallitsematonta ylitaipumista.

Jos reunamuotin 3 vaikutusta lasin reuna-alueen hitaampaan lämpiämiseen ei kyetä poistamaan tai kompensoimaan reuna-alueen lisälämmityksellä, lasi joudutaan lämmittämään keskialueeltaan 10-20°C tarpeettoman kuumaksi, jotta myös reuna-alue karkenisi (tai lasi säilyisi edes ehjänä). Jos huomioidaan muistisääntö, että lasin taipumisnopeus kaksinkertaistuu kun lasin lämpötila kasvaa 8°C, voidaan ymmärtää reunamuotin jäähdytysvaikutuksen aiheuttama ongelma.

Tämän eliminoimiseksi on keksinnössä ehdotettu, että taivutus-osastossa 8 lasilevyn kuumennusta tehostetaan pakotetulla konvektiolla ainakin lasilevyn reuna-alueilla, jotka ovat reunamuotin 3 kannattamana. Tätä on havainnollistettu kuviossa 3.

Lasin reuna-aluetta lämmitetään siis reunamuotin jäähdyttävän vaikutuksen verran enemmän, mutta vain sen verran. Tavoitteena on täysin tasalämpöinen lasi.

Tekninen ratkaisu on toteutettu paineilmasuihkuilla, jotka puhalletaan reuna-alueen vieressä olevista putkista 17 ja/tai 18. Alemmasta putkesta 17 ilmasuihkut puhalletaan kohtisuoraan ylöspäin (mahdollisesti 15° kulmassa) siten, että ilmasuihku ei osu lasiin, vaan reuna-aluetta ja reunamuottia 3 lämmittää ilmasuihkuilla aikaansaatu pyörre. Koska lisälämmön tarve on vähäinen, tarvitaan todennäköisesti vain toinen putkista, esim. alempi putki 17. Käytännössä putkisto ei ole yhtenäinen rengas, vaan useaan erillisesti ohjattuun vyöhykkeeseen jaettu.

Kokeet ovat osoittaneet, että pelkällä säteilylämmityksellä ei aina kyetä lämmittämään riittävästi lasin yläpintaa, vaan ala- 6 puoli lämpiää enemmän, vaikka alapuolta ei varsinaisesti lämmi-tettäisikään. Tämä voidaan kompensoida käyttämällä hyväksi kon-vektiopuhallusta tarvittaessa lasilevyn koko pinta-alalla, joko ylä- tai alapinnan lämmittämisen kompensoimiseen.

Kuten jo todettiin, karkaisulämpöti1 aan kuumennettu taivutettu lasi siirretään mahdollisimman nopeasti karkaisuun. Tämä on tärkeää, koska uunin ulkpuolella 4 mm:n lasi jäähtyy ennen karkaisua noin 5'C/s. Jokainen "tuhlattu" sekunti aiheuttaa lasin tarpeetonta ylilämmittämistä 5’C. Tämän takia karkaisu-jäähdy tyspuhal1 uksen on syytä olla päällä ja suutinten oikeassa asennossa kun lasi otetaan karkaisuun. Jos kaikkien lasimuoto-jen karkaisua ei voida tehdä yhdellä suuttimistol1 a, voidaan suuttimistot 14, 15 tehdä vaihdettaviksi. Yksinkertaisimmillaan suuttimistot 14, 15 ovat taivutettuja ja rei'itettyjä levyjä. Esim. neljä kappaletta eri muotoon taivutettuja suuttimistoja (reikälevyjä) riittää kattamaan koko alueen. Luonnollisesti myös muodoltaan säädettävää suuttimistoa voitaisiin käyttää (säätö voi olla manuaalinen).

Kuten edellä esitetystä ilmenee, on keksinnön mukainen laite tekniseltä rakenteeltaan hyvin yksinkertainen ja siten kustannuksiltaan edullinen. Kuitenkin sillä päästään hintaansa ja kokoonsa nähden hyvään tuotantokapasiteettiin (60-120 las-tausta/h).

Claims (10)

91244

1. Menetelmä lasilevyn taivuttamiseksi ja katkaisemiseksi, jossa menetelmässä reunamuotin (3) kannattamaa lasilevyä kuumennetaan pehmenemislämpötilaan, annetaan lasilevyn taipua painovoimaisesti ja siirretään taipunut lasilevy karkaisuun, tunnettu siitä, että lasin lämpötilan 500“C yläpuolella lasilevyn kuumentaminen karkaisulämpöti1 aan suoritetaan sellaisella kuumennustehol1 a, että 4 mm:n lasi lämpiää lämpötilasta 500*C karkaisulämpötilaan 600-630*0 alle 28 sekunnissa, sopivammin noin 15-20 sekunnissa, jolloin lasilevyn lämpötilan nousunopeus ainakin lasin pinnassa on keskimäärin vähintään noin 15°C/mm/s, sopivimmin 24-32 *C/mm/s.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu lämpötilan nousunopeus on 24-32*C/mm/s eli 4 mm:n lasilla 6-8*C/s.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lasin taipumaa tai lämpötilaa mitataan ja kun ennalta määrätty taipuma tai lämpötila on saavutettu, lasi siirretään saman reunamuotin (3) kannattamana karkaisu-jäähdytykseen .

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen lasin siirtämistä taivutusosastoon (8) lasin esikuumennus suoritetaan kahdella tasolla, ensin alemmalla tasolla (osasto 5) ja sitten reunamuotin (3) noston jälkeen ylemmällä tasolla (osasto 6), ja että lasi siirretään samalla reunamuotilla (3) taivutukseen ja karkaisuun.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että taivutusosastossa (8) lasilevyn kuumennusta tehostetaan pakotetulla konvektiolla.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 1isäkonvektiota kohdistetaan ainakin lasilevyn reuna-alueisiin, jotka ovat reunamuotin (3) kannattamana.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 1isäkonvektiota kohdistetaan lasilevyn reuna-alueisiin siten, että puhallussuihkut suunnataan lasilevyn reunan ohi lähellä lasilevyn reunaa.

8. Laite lasilevyn taivuttamiseksi ja karkaisemiseksi, johon laitteeseen kuuluu reunamuotti (3) lasilevyn kannattamiseksi eri käsittelyvaiheissa, esikuumennusosasto (5, 6), taivutus-osasto (8) ja karkaisujäähdytysosasto (13), sekä taivutusosas-toon (8) liittyvät elimet (10) lasilevyn taipuman tai lämpötilan mittaamiseksi, jolloin nämä mittauselimet (10) on järjestetty käynnistämään reunamuotin (3) ja sen kannattaman lasilevyn siirto taivutusosastosta (8) karkaisuosastoon (13), tunnettu siitä, että taivutusosaston (8) lämpötila on ainakin 200*C korkeampi kuin lasilevyn korkein lopullinen lämpötila, johon lasilevy kuumennetaan taivutusta ja/tai karkaisua varten, tai vaihtoehtoisesti mainittu lämpötilaero on ainakin 100*C kun samalla käytetään hyväksi konvektiopuhallusta lasilevyn ylä- tai alapinnan lämmittämiseen taivutusosastossa (8).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että taivutusosaston lämpötila on noin 800-1000*C ja lasilevyn karkaisulämpötila on noin 600-630*C, jossa lämpötilassa lasilevy siirretään taivutusosastosta (8) karkaisuosastoon (13).

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että esikuumennusosastoja (5 ja 6) on kahdessa eri korkeustasossa niin, että yksi esikuumennusosasto (5) on taivutus-osaston (8) alapuolella ja toinen esikuumennusosasasto (6) on taivutusosaston (8) vieressä. 91244