DE69732277T2

DE69732277T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Biegen einer Glasscheibe

Info

Publication number: DE69732277T2
Application number: DE69732277T
Authority: DE
Inventors: Jr. Martin Holland De Vries; Donald L. Holland Bareman; Mervin Holland Dirkse; Niels Alfred Zeeland Olesen; James M. Grand Haven Beebe
Original assignee: Donnelly Corp
Current assignee: Magna Donnelly Corp
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: DE69732277D1; US6321570B1; EP0838438A1; US5938810A; EP0838438B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren und eine ebensolche Vorrichtung zum Biegen einer Platte aus einem Material wie z.B. Glas.
Bezeichnenderweise beinhaltet eine herkömmliche Vorrichtung zum Biegen von Glas zwei starre Formen, eine männliche und eine weibliche, die zusammengebracht werden, um eine erhitzte Glassplatte, die zwischen denselben positioniert ist, während des Presszyklus des Biegeprozesses an das Profil der beiden Formen anzupassen. Einige Biegeverfahren können einen Slump-Bending-Schritt beinhalten, welcher vor Beginn des Presszyklus eingeleitet wird. In einem derartigen Schritt kann die erhitzte Glasplatte in einem Halter gehalten werden, welcher eine im allgemeinen konkave, obere Haltefläche enthält, die aus einem formfähigen Material geformt ist, wie z.B. eine Netzplatte aus Edelstahl. Da die Glasplatte auf eine Temperatur im Bereich von 538 Grad Celsius bis 677 Grad Celsius (1000 Grad Fahrenheit bis 1250 Grad Fahrenheit) erhitzt wird und sich deshalb in einem enthärteten Zustand befindet, passt sich die Glasplatte teilweise an die konkave Form der Netzplatte an. Daraufhin presst die weibliche Form, während sie in Richtung der männlichen Form bewegt wird, gegen die Kantenteile der erhitzten Glasplatte, und die männliche Form presst auf die Mitte der erhitzten Glassplatte, um den Presszyklus des Biegeprozesses zu starten. Beim Zusammenpressen der beiden Formen bewirken der Auflagekontakt und der Druck, welche von den Formen auf die Kantenteile und in der Mitte beaufschlagt werden, dass sich die Formen der Glasplatte weiter biegen. Während sich die Platte biegt, dehnen sich der Auflagekontakt und der Druck der weiblichen Form von den Kantenteilen der Platte nach innen aus, bis sie den Auflagedruck der männlichen Form irgendwo zwischen der Mitte und dem Umfang der Platte erfahren. Während sich der Auflagedruck von dem Umfang der Glasplatte nach innen ausdehnt, formen sich an der Peripherie der Platte Verwölbungen, um durch die Verkürzung der Kompressionsseite des Glases bedingte Kräfte abzubauen. Mit Verstärken der Biegung dehnen sich die Verwölbungen zur Mitte aus. Die Verwölbungen sind an der Kante der Glasplatte am größten und werden in Richtung der Plattenmitte kleiner.
Je größer die Verwölbungen und je weiter sie sich in die Glasplatte hineinziehen, desto kleiner ist die nutzbare Glasfläche, welche als „Qualitätsfläche" bezeichnet wird. Die Größe der Qualitätsfläche schlägt sich unmittelbar im Wert des Glases nieder. Je größer die Qualitätsfläche, desto größer ist das Endprodukt, das gewölbte Glas, und damit der Profit. Bei Glas oder Kunststoff von optischer Qualität ist die Toleranz für Verformungen in der Oberfläche äußerst gering. Daher ist die Größe der Qualitätsfläche für optisches Glas verhältnismäßig gering, wenn herkömmliche Glasbiegetechniken eingesetzt werden.
Zu den Einschränkungen hinsichtlich der Qualität des Glases, welches durch herkömmliche Glasbiegetechniken hergestellt wird, kommt hinzu, dass der Prozess häufig kontrolliert werden muss. Es ist notwendig, die männliche und die weibliche Form akkurat aufeinander abzustimmen. Dieser Schritt kann bis zu zwei Stunden in Anspruch nehmen. Darüber hinaus erfordern die beiden starren Formen der herkömmlichen Glasbiegevorrichtung eine im wesentlichen perfekte Anordnung der erhitzen Glasplatte zwischen den beiden Formen. Wird die Glaspplatte nicht richtig angeordnet, verbleiben die peripheren Kanten der Platte in einer nicht horizontalen Ebene innerhalb der weiblichen Form, so dass die männliche Form zuerst mit einem Teil des Glases, welches von der Mitte der Glasplatte versetzt ist, in Berührung kommt, wenn die weibliche Form in Richtung der männlichen Form bewegt wird. Aus diesem Grund wird das Glas eine außermittige Biegung erhalten, und höchstwahrscheinlich wird die Glasplatte auf mindestens einer ihrer Seiten eine übermäßige Bildung von Verwölbungen aufweisen. Die herkömmliche Glasbiegevorrichtung verlangt außerdem, dass die Temperatur der erhitzten Glasplatte innerhalb eines Bereichs von etwa 5 Grad gehalten wird. Ferner kann Bruch, wie Glasscherben, der aus Unachtsamkeit in der Formvorrichtung zurückgelassen wird, eine oder beide der Formen während des Biegeprozesses beschädigen.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein ebensolches Verfahren zum Biegen einer erhitzten Platte aus Glas oder aus einem anderen formfähigen Material zu bieten, bei denen diese Nachteile vermieden oder gemildert werden.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beantragte Vorrichtung und das in Anspruch 22 beantragte Verfahren 22 erfüllt.
FR-A-1 553 891 entspricht den Haupteilen aus den Ansprüchen 1 und 22. Es offenbart eine Formvorrichtung zweischaliger Art, in welcher eine flexible Membran auf einem oberen Klemmteil gehalten wird, das sich um eine Drehachse von einer offen Position zu einer geschlossenen Position dreht, wobei die Membran über die obere Außenfläche der erhitzen Glasscheibe gespannt ist. Nach Klemmen des oberen Klemmteils an den unteren Teil der Form, wird die Membran mit Druck beaufschlagt, wodurch die Membran gegen die Scheibe presst und die Scheibe umformt, um diese an das Profil der Form anzupassen. Deshalb lehrt dieses Patent nicht ein anpassungsfähiges Presselement, welches in einer Halteposition eine im allgemeinen konvexe Außenfläche annimmt, welche gegen die erhitzte Platte presst, wenn das anpassungsfähige Presselement von einer Halteposition zu einer Anfangspressposition bewegt wird und daraufhin gegen die erhitzte Platte zu einer Endpressposition walzt. Anstatt dessen wird die flexible Membran bei geschlossener Position mit Druck beaufschlagt, weshalb die Walzwirkung der vorliegenden Erfindung nicht erzielt wird. US-A-3 600 150 offenbart eine Formvorrichtung, die zwei starre Formflächen verwendet. Weder offenbart dieses Patent die Verwendung eines mit Druck beaufschlagten anpassungsfähigen Druckelements, welches auf eine erhitzte Glasplatte walzt, um das Glas an die starre Formfläche einer Form anzupassen, noch schlägt es diese vor.
Herkömmliche Methoden zum Härten oder Aushärten einer Glassplatte beinhalten die Druckstrahlaushärtung und die Kontaktaushärtung. Druckstrahlaushärtung wird durch Blasen kalter Luftströme auf eine Glasplatte ausgeführt, welche auf eine Härtetemperatur erhitzt ist. Während der Härtebehandlung wird die Glasplatte entweder in einer vertikalen Position mittels einer Zange gehalten, welche die obere Kante der Glasplatte fasst, oder die Glasplatte ruht in einer horizontalen Lage, wobei ihre Kanten auf dem Umfang eines Halters oder auf einem Luftkissen liegen. Eine Kontaktaushärtung wird hingegen dadurch ausgeführt, dass eine heiße Glasplatte mit gekühlten Oberflächen starrer Pressplatten einer Presse in Kontakt gebracht wird. Bei der Kontaktaushärtung kommt es im allgemeinen seltener zu Unregelmäßigkeiten oder Verformungen der Glasplatte als beim Härten durch Luft, wo die Glasplatte lediglich an einer Kante oder auf einer Fläche gehalten wird.
Biegen und Aushärten einer Glasplatte werden üblicherweise in zwei separaten Schritten durchgeführt. Der Schritt des Biegens beinhaltet, dass eine Glassplatte erhitzt und die erhitzte Glasplatte zwischen zwei starren Formen positioniert wird, um die Glasplatte an die Formen anzupassen. Nach dem Biegen wird die gebogene Glasplatte sofort in einen Kühlbereich gebracht. Sobald sich die gebogene Glasplatte im Kühlbereich befindet, wird Luft auf diese geblasen, um die Außenflächen des Glases zu kühlen und das Glas dadurch auszuhärten. Jedoch ist diese Art von Vorrichtung gemeinhin nur zum Aushärten und Biegen von Glassplatten mit einer Stärke von mindestens 3 mm geeignet. Die Wärmekapazität dünnerer Glasplatten reicht nicht aus, um die Wärme bis zur Fertigstellung des Biegeprozesses zu halten, da dünne Platten während des Biegens einem raschen Wärmeverlust unterliegen, was durch die verhältnismäßig kühlen Biegewerkzeuge und dem kühleren Umgebungsklima im Arbeitsbereich für den Biegeprozess bedingt ist. Infolgedessen wird die Temperatur der Glasplatte auf ein Niveau unter der Minimaltemperatur abgesenkt, was eine adäquate Aushärtung beeinträchtigen kann. Zwar lässt sich schneller Wärmeverlust durch Überhitzen der dünnen Glasplatte vor dem Biegen kompensieren, aber Überhitzung neigt dazu, die Oberflächenqualität des Glasscheibenfinishs durch Wärmebeanspruchung, lochartige Oberflächenfehler und dergleichen zu mindern. Bei einigen Prozessen werden die Biegeformen innerhalb des Ofens positioniert, um die Temperatur der dünnen Platte auf der gewünschten Aushärtungstemperatur zu halten. Jedoch schränkt dieses Verfahren die Arten des für die Form verwendbaren Materials ein und verwehrt Form-Servicing.
U.S. Patent Nr. 4,826,522 offenbart eine Vorrichtung zur Kontaktaushärtung und zum Biegen einer Glasplatte, deren starre Kühlplatten die Glasplatte gleichzeitig kühlen und biegen. Die Kanten der Glasplatte werden einer Luftaushärtung durch komprimierte Luft unterzogen, die während der Kontaktphase auf die Kanten geblasen wird. Jedoch taugt diese Vorrichtung kennzeichnenderweise für Glasplatten mit einer Stärke von mindestens 5 mm und eignet sich nicht gut zum Aushärten dünner Glasplatten. Zwar lässt sich durch Kontaktaushärtung gemeinhin dünneres Glas aushärten als durch Druckstrahlaushärtung, und erstere bietet zudem eine bessere Anpassung an das Designprofil für konvexe und konkave Teile, aber auch Kontaktaushärtung hat sich bisher nicht zum Aushärten sehr dünner Glasplatten mit einer Stärke von höchstens 3 mm geeignet.
Folglich besteht eine ergänzende Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren und eine ebensolche Vorrichtung zum Aushärten und Biegen von Glas zu bieten, welche für verhältnismäßig dünne Glasplatten taugen, z.B. für Glasplatten mit einer nominalen Stärke von höchstens 3 nun oder z.B. für Platten mit einer nominalen Stärke von höchstens 1,7 mm, für Platten mit einer nominalen Stärke von höchstens 1.1 mm und ebenso für Platten mit anderer Stärke. Darüber hinaus sind ein verbessertes Verfahren und eine ebensolche Vorrichtung zum Aushärten und Biegen von Glas notwendig, welche die Größe der Qualitätsfläche der ausgehärteten Glasplatte erhöhen und die Anzahl der Prozessschritte und Inputs verringern, die zur Steuerung des Prozesses erforderlich sind, während sie gleichzeitig größere Kontrolle über den Aushärtungs- und Biegeprozess bieten und dessen Einheitlichkeit erhöhen.
Diese Aufgaben werden durch gewisse Ausführungsformen der Erfindung erfüllt, welche hierin beschrieben sind.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhalber und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen
1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Glasbiegevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der Glasbiegevorrichtung ist, welche die Trägereinheit veranschaulicht, die zwischen der starren Formeinheit und einer anpassungsfähigen Membraneinheit in einer Halteposition positioniert ist;
3 eine Draufsicht von oben auf die Formgebungsvorrichtung ist;
4 eine Vorderansicht der Glasbiegevorrichtung im Querschnitt entlang der Linie IV-IV aus 3 ist, welche die anpassungsfähige Membraneinheit mit einer flexiblen anpassungsfähigen Membran veranschaulicht, die ausgedehnt und bereit zum Pressen ist;
4A eine vergrößerte Detailansicht eines Klemmteils ist, welches die flexible sich anpassende Membran hält,
5 eine Vorderansicht der Glasbiegevorrichtung im Querschnitt durch die Linie V-V aus 3 ist und die Einheit mit der flexiblen, anpassungsfähigen Membran veranschaulicht, welche die Mitte der erhitzten Glasplatte unter der starren Form presst;
6 eine Vorderansicht der Glasbiegevorrichtung im Querschnitt entlang der Linie VI-VI aus 3 ist, welche die Einheit mit der flexiblen anpassungsfähigen Membran zeigt, welche sich am Ende des Presszyklus an das Profil der starren Form anpasst;
7 eine Draufsicht auf einen Halter zum Halten einer erhitzten Glasplatte zwischen der starren Form und der anpassungsfähigen Membran ist;
8 ein Ablaufplan des Software-Programms ist, welches in dem Steuerungssystem angewendet wird;
9 ein Schaubild des Drucks ist, welchem die anpassungsfähige Membran ausgesetzt wird;
10 eine 4 ähnliche Querschnittsansicht ist, welche ein zweites Ausführungsbeispiel der Glasbiegevorrichtung veranschaulicht, in welcher die Glasplatte gegen eine starre weibliche Form gepresst und gewalzt wird;
11 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Haltereinheit mit einer konkaven Haltefläche ist;
12 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII aus 11 ist;
13 eine 12 ähnliche Querschnittsansicht ist, welche ein weiteres Ausführungsbeispiel der Haltefläche veranschaulicht;
14 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Biegen und Aushärten von Glas und des Steuerungssystems der vorliegenden Erfindung ist;
15 eine teilweise im Ausschnitt gezeigte und 4 ähnliche Vorderansicht einer Vorrichtung zum Biegen und zum Aushärten von Glas ist, welche eine Leitungsabzweigung für Luft veranschaulicht, die zwischen der anpassungsfähigen Membraneinheit und der starren Formeinheit zum Kühlen der Glasplatte angeordnet ist, welche zwischen den beiden Einheiten positioniert ist;
16 eine teilweise im Ausschnitt gezeigte und 4 ähnliche Vorderansicht der Vorrichtung zum Biegen und Aushärten von Glas ist, welche ein zweites Ausführungsbeispiel der Leitungsabzweigung für Luft veranschaulicht;
17 eine 16 ähnliche Vorderansicht der Vorrichtung zum Biegen und Aushärten von Glas ist, welche die anpasungsfähige Membran veranschaulicht, welche die Glasplatte gegen die starre Formeinheit presst und walzt und sich an die Leitungsabzweigung für Luft anpasst;
18 eine fragmentarische, vergrößerte Ansicht eines Teils der Vorrichtung zum Biegen und Aushärten von Glas aus 16 und 17 ist, welche die anpassungsfähige Membran zeigt, die gegen die Glasplatte presst und sich an die Leitungsverzweigung für Luft anpasst;
19 eine Querschnittsansicht der starren Formeinheit ähnlich den 15–17 ist, welche ein drittes Ausführungsbeispiel der Leitungsabzweigung veranschaulicht;
20 eine 19 ähnliche Querschnittsansicht ist, welche ein weiteres Ausführungsbeispiel der starren Formeinheit, der Formfläche der starren Form einschließlich eines Einsatzes veranschaulicht;
21 eine 19 ähnliche Querschnittsansicht ist, welche ein weiteres Ausführungsbeispiel der starren Formeinheit mit einem Einsatz veranschaulicht;
22 eine 19 ähnliche Querschnittsansicht ist, welche eine Abdeckung veranschaulicht, die sich über die starre Formeinheit erstreckt;
23 eine Draufsicht auf die Abdeckung ist, bei der Teile ausgespart wurden und die sich über die in 22 gezeigte starre Form erstreckt.
24 eine Draufsicht auf eine weitere starre Formabdeckung ist;
25 eine Draufsicht auf eine kleine Öffnungen aufweisende Abdeckung ist, bei der Teile ausgespart wurden, und die sich über die anpassungsfähige Membran erstreckt;
26 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Abdeckung ist, welche sich über die anpasungsfähige Membran erstreckt;
27 eine Querschnittsansicht durch die Linie XXVII-XXVII aus 15 ist;
28 eine Querschnittsansicht durch Linie XXVVII-XXVIII aus 15 ist;
29A eine Draufsicht auf die Leitungsabzweigung für Luft aus 18 ist, welche eine Mehrzahl von Abzugsöffnungen der Leitungsabzweigung für Luft veranschaulicht;
29B eine vergrößerte partielle Perspektivansicht der Leitungsabzweigung für Luft aus 29A ist; und
30 eine graphische Darstellung des Drucks der Blase im Vergleich zu dem Hubweg der anpassungsfähigen Membraneinheit ist.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine erfindungsgemäße Formgebungsvorrichtung 10 mit Blase in einer Halteposition gezeigt. Die Formgebungsvorrichtung 10 mit Blase beinhaltet eine starre Formeinheit 12, eine Träger- oder Haltereinheit 14 und eine anpassungsfähige Presseinheit 16. Die starre Formeinheit 12 enthält einen Pressrahmen 18, der an einer starren Haltestruktur S gehalten wird, und eine starre Form 19, welche von dem Pressrahmen 18 gehalten wird und auf welcher eine auf einen formfähigen Zustand erhitzte Platte 20, z.B. aus Glas, Kunststoff-/Harzpolymer, viskoelastischem Material, thermoplastischem Material oder aus einem anderen formfähigen Material, von der anpassungsfähigen Presseinheit 16 gepresst und gewalzt wird. Die Funktion der Formgebungsvorrichtung mit Blase wird von einem Steuerungssystem 21 mittels eines Antriebssystems 22 und eines Drucksystems 23 gesteuert, wie noch umfassender beschrieben wird.
Wie 2–6 am deutlichsten zeigen, beinhaltet in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die starre Form 19 vorzugsweise eine im allgemeinen solide männliche Form, welche aus einem Material mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten geformt ist. Als Alternative hierzu kann die starre Form eine starre weibliche Form, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 10 ausführlicher beschrieben wird, oder eine Form mit einer Oberfläche enthalten, welche eine komplexe Krümmung aufweist. Vorzugsweise beinhaltet die starre Form 19 eine im allgemeinen solide Form aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, welche eine glatte, konvexe Außenfläche 24 hat, auf welcher die erhitzte Platte 20 gewalzt wird, wie nachstehend detaillierter ausgeführt ist. In dem Sinn, in dem er in dieser Spezifikation gebraucht wird, schließt der Begriff „konvex" gekrümmte oder gerundete, sphärische und mehrfach gerundete gekrümmte Oberflächen ein. Die Formfläche der starren Form 19 ist vorzugsweise von einem hochtemperaturbeständigen Gewebe/Stoff 54 abgedeckt, wie nachstehend erläutert wird. An seinem Platz wird der Stoff/das Gewebe 54 mittels einer Bandklemme 17, wie z.B. einer großen Schlauchklemme, gehalten, welche sich über den Umfang des Gewebes/des Stoffs 54 und um eine Nut 17a der Form 19 erstreckt, um dadurch das Gewebe/den Stoff 54 an der Form 19 zu sichern. Die starre Form 19 wird von dem Pressrahmen 18 auf einer Kühlplatte 26 gehalten. Die Kühlplatte 26 funktioniert als eine Wärmesenke für die starre Form 19. Die Kühlplatte 26 beinhaltet vorzugsweise eine Aluminium- oder Metallplatte mit Querpassagen, um den Fluss des Kühlfluids zu leiten, welches die Kühlplatte 26 und die starre Form 19 vorzugsweise durch Wärmeleitung kühlt. Bestimmt wird die Endform des gebogenen Materials durch die Kühlgeschwindigkeit von der oberen Außenfläche zu der unteren Außenfläche des Materials während des Pressens und Kühlens unterhalb der Entspannungsgrenze des Materials. Durch Variieren der Temperatur der oberen Form lässt sich die Form des Teils verändern. Dieser Prozess stabilisiert sich, wenn das System die Gleichgewichtstemperatur erreicht hat. Ist die Form zu kühl, kommt es zur Kondensation, welche zum Bruch des Glases führen kann. Folglich sollten die Temperatur der Form und der Kühlplatte über dem Taupunkt der Außenluft liegen. Vorzugsweise kühlt die Kühlplatte 26 die starre Form 19, um die Temperatur der starren Form zwischen ungefähr 4.4 und 48.9 Grad Celsius (40 und 120 Grad Fahrenheit) zu halten. Stärker bevorzugt wird, wenn die Kühlplatte 26 die starre Form 19 auf etwa 37.8 Grad Celsius (100 Grad Fahrenheit) kühlt.
Die anpassungsfähige Presseinheit 16 ist ausgelegt, um eine erhitzte Platte aus formfähigem Material, z.B. aus Glas, Kunststoff-/Harzpolymer, viskoelastischem Material, thermoplastischem Material oder aus einem anderen formfähigen Material, auszudehnen und gegen die starre Form 19 zu pressen. Wie in 2–6 am anschaulichsten dargestellt, beinhaltet die anpassungsfähige Presseinheit 16 einen Blasenrahmen 27 mit offenem Ende, welcher ausfahrbar auf einem starren Rahmen F gehalten wird. Der Blasenrahmen 27 mit offenem Ende ist aus einer zylindrischen Wand 28 geformt, welche an die Formplatte 29 geschweißt oder in anderer Weise an ihr befestigt ist. Um die anpassungsfähige Presseinheit 16 auszufahren, wird die Formplatte 29 ausfahrbar auf einem Rahmen F von einem Servozylinder 30 gehalten, welcher ausgefahren und zurückgefahren wird, um die sich anpassende Presseinheit 16 von einer Halteposition in eine Pressposition zu bewegen. Bei dem Zylinder 30 handelt es sich vorzugsweise um einen Hydraulikzylinder mit integriertem Positionssensor, der bei PARKER HANNIFIN in DesPlains, Illinois erhältlich ist. Der Zylinder 30 ist durch ein Ventil 30a und eine Leitung 30b mit einer Hydraulikzufuhr 31 (1) verbunden. Als Alternative hierzu kann der Zylinder 30 einen Pneumatikzylinder, einen von einem Kugelgewinde angetriebenen Zylinder, welcher z.B. einen Servomotor enthält, oder Ähnliches beinhalten. Die Platte 29 wird auf dem Rahmen F durch ein Paar ausfahrbare Führungsteile 32a und 32b stabilisiert (2 und 4–6), welche durch den Rahmen F ausfahren, während die anpassungsfähige Presseinheit 16 von dem Zylinder 30 angehoben oder gesenkt wird.
Wie 4 am deutlichsten zeigt, erstreckt sich eine flexible, anpassungsfähige Membran 33 über den Umfang 34a eines offenen Endes 34 des Rahmens 27 und ist daran durch ein ringförmiges Klemmelement oder eine ringförmige Klemme 35 befestigt, welches) vorzugsweise an den gesamten Umfang der zylindrischen Wand 28 geschweißt ist. Die Membran 33 kann Silikonkautschuk enthalten und funktioniert wie ein Diaphragma, indem sie sich als Reaktion auf den Druck, welcher von dem Fluid 38 in der Kammer 36 ausgeübt wird, in das offene Ende des Rahmens 27 hinein (gepunktete Linien in 4) und daraus hervor biegt (durchgezogene Linien in 4), wie unten ausgeführt wird. Ferner ist die Membran 33 vorzugsweise von einem hochtemperaturbeständigen Gewebe oder Stoff 54 bedeckt, welcher an dem Rahmen zusammen mit der Membran 33 befestigt werden kann, wie dies nachstehend beschrieben wird. In ihrer ausgedehnten Position nimmt die Membran 33 eine konvexe obere Außenfläche 40 an, um die Platte 20 auf die starre Form 19 zu walzen, wie noch ausführlicher erklärt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei der Membran 33 um ein Polymer-/Glasfaserlaminat, dessen Wärmeleitfähigkeit innerhalb eines Bereichs von ungefähr 426.9 bis 0.0043 W/(m·m.K/m)(2960 und 0.03 BTU in./hr.ft·ft Grad Fahrenheit) liegt, das einer Temperatur von über 260 Grad Celsius (500 Grad Fahrenheit) standhalten kann und dessen Härte vom Durometer innerhalb eines Bereichs von ungefähr 45 bis 80 Shore A angegeben wird. Größeren Vorzug als Membran 33 wird einem Polymer-/Glasfaserlaminat gegeben, dessen Wärmeleitfähigkeit innerhalb eines Bereichs von etwa 0.433 und 0.144 W/(m·m.K/m)(3 und 1 BTU in./hr.ft·ft Grad Fahrenheit) und dessen Härte vom Durometer innerhalb eines Bereichs von ungefähr 67 bis 79 Shore A angegeben wird. Den stärksten Vorzug erhält eine Membran 33 aus einem Polymer-/Glasfaserlaminat, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 0.274 W/(m·m.K/m)(1.9 BTU in./hr.ft·ft Grad Fahrenheit) beträgt und dessen Härte von einem Durometer mit mindestens 20 Shore A angezeigt wird. Überdies liegt die Stärke der Membran 33 vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0.025 mm bis 10 mm. Stärker bevorzugt wird eine Membran 33, die ungefähr 1.5 mm bis 3.5 mm dick ist. Den größten Vorzug erhält eine Membran 33 mit einer Stärke von ungefähr 1.59 mm.
Die zylindrische Wand 28, die Formplatte 29 und die Membran 33 bestimmen eine Kammer 36. Diese Kammer 36 wird durch Schweißen der zylindrischen Wand 28 an die Formplatte 29 und durch ein Paar durchgängiger O-Ringe 35a in dem Klemmteil 35 luftdicht gemacht, welche eine Dichtung zwischen der Membran 33 und dem Klemmteil 35 (4 und 4A) bieten. Das Klemmteil 35 beinhaltet einen unteren Ring 35b, welcher an die Oberkante der Wand 28 geschweißt ist, und eine Nut in seiner oberen Außenfläche, in welcher ein O-Ring 35a sitzt. Ein oberer Ring 35c hat eine Nut in seiner unteren Außenfläche, in welcher der andere O-Ring 35a platziert ist. Der obere und der untere Ring 35b, 35c werden zusammengeklemmt und durch eine Reihe auseinander liegender Schrauben 35d gehalten, wobei die Peripherie der Membran 33 dazwischen gehalten wird.
Die Kammer 36 hält vorzugsweise ein im wesentlichen nicht kompressibles Fluid 38 wie z.B. Wasser, welches mit Druck beaufschlagt wird, um die Membran 33 zu unterfluten oder auf diese zu pressen. Dieses Fluid 38 wird durch ein ringähnliches, Donut-förmiges, aufblasbares Kissen/durch eine ringähnliche, Donut-förmige, aufblasbare Blase 42, wie z.B. ein Luftkissen, mit Druck beaufschlagt, welches/welche in der Kammer 36 positioniert ist. Das Kissen 42 ist flexibel und kann aus mit Urethan beschichtetem Nylon geformt sein, und es wird aufgeblasen mit einem kompressiblen Fluid wie gasförmiger Luft und davon geleert, um den Druck des Fluids 38 in der Kammer 36 mittels des Rohrs 44a zu erhöhen oder zu senken, welche mit dem Kissen 42 durch einen Port 44 in dem Rahmen 27 kommuniziert. Wie aus 1 am anschaulichsten hervorgeht, verbindet das Rohr 44a das Kissen 42 mit einer Luftversorgung P der Anlage mittels des Steuerungssystems 21. Der Luftzugangsport 44 wird vorzugsweise durch das Steuerungssystem 21 mittels eines Ventils 48 reguliert. Bei diesem Ventil 48 handelt es sich vorzugsweise um ein Proportionalventil, welches als Druckregulator funktioniert, um den Druck in das Luftkissen 42 abzugeben, wenn der Druck in dem Fluid 38 ein gewünschtes Höchstmaß übersteigt, und Luft gestattet, in das Luftkissen 42 einzutreten, wenn der Druck in dem Fluid 38 unter den gewünschten Druck fällt. Das am meisten bevorzugte Ventil 48 ist ein pneumatisches Proportionalventil aus der Reihe DFT, welches ebenfalls bei PARKER HANNIFIN erhältlich ist.
Die Kombination aus der anpassungsfähigen Membran 33 und dem im allgemeinen konstanten Druck in dem Fluid 38 gestattet der Membran 33, von dem Mittelteil der Platte 20 zu dem Umfang der Platte zu walzen, um sich im allgemeinen an die Formfläche der starren Form 19 anzupassen. Dieser Walzvorgang verringert das Entstehen von Verwölbungen erheblich, welches mit herkömmlichen Glasbiegeverfahren einhergeht, und steigert folglich die Größe der Qualitätsfläche. Durch das Walzen von dem Mittelteil der erhitzten Platte 20 bewegt sich das überschüssige Material, welches beim Biegen einer erhitzten, enthärteten Materialplatte inhärent ist, von der Mitte der Platte zu deren Umfang. Die Länge und die Ausdehnung der Verwölbungen werden erheblich verringert. Auch ist jedwede sich bildende Verwölbung in Richtung des Umfangs positioniert. Während dieses Verfahren noch in geringem Maße zur Bildung von Verwölbungen führt, sind die Verwölbungen in Tiefe und Länge kleiner, und die Größe der Qualitätsfläche wird bedeutsam erweitert. Beispielsweise wird auf einer Platte, die 26,67 auf 21,59 cm (10.5 auf 8.5 in.) misst, die Größe der Qualitätsfläche um ungefähr 2,54 cm (0.5 in.) an jeder Kante erhöht.
In 10 wird in einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Formgebungsvorrichtung 110 mit Blase gezeigt, welche eine starre Formeinheit 112, eine Träger- oder Haltereinheit 114 und eine anpassungsfähige Presseinheit 116 umfasst. Die starre Formeinheit 112 enthält einen Pressrahmen 118, welcher an einer starren Haltestruktur S gehalten wird, und eine starre Form 119, welche von dem Pressrahmen 118 gehalten wird und auf welche die erhitzte Platte 20 von der anpassungsfähigen Presseinheit gepresst und gewalzt wird. Die Funktion der Formgebungsvorrichtung 110 mit Blase und die Hardware zu deren Betrieb sind jenen der Formgebungsvorrichtung 10 mit Blase ähnlich; deshalb wird auf die Formgebungsvorrichtung 10 mit Blase Bezug genommen, was die Einzelheiten des Steuerungssystems und die Hardware anbelangt. Wie 10 am anschaulichsten zeigt, beinhaltet die starre Form 119 vorzugsweise eine im allgemeinen solide weibliche Form, welche, ähnlich Form 19, aus einem Material mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten geformt ist. Vorzugsweise umfasst die starre Form 119 eine im allgemeinen solide Aluminiumform mit einer glatten, konkaven Außenfläche 124, auf welcher die erhitzte starre Platte 20 gewalzt wird, wie nachstehend detailliert beschrieben. Die starre Form 119 wird von dem Pressrahmen 118 auf einer Kühlplatte 126 gehalten. Diese Kühlplatte 126 beinhaltet vorzugsweise eine Aluminium- oder Metallplatte mit Querpassagen, um den Fluss von kühlendem Fluid zu leiten, welches die starre Form 119 hauptsächlich durch Wärmeleitung kühlt. Es wird auf die Einzelheiten der Kühlplatte 26 Bezug genommen, da Kühlplatte 126 in einer ähnlichen Weise wie Kühlplatte 26 funktioniert.
Die anpassungsfähige Presseinheit 116 ist ausgelegt, um eine Platte aus einem Material wie Glas, Kunststoff-/Harzpolymer, viskoelastischem Material, thermoplastischem Material oder Ähnlichem, welches auf einen formfähigen Zustand erhitzt ist, auszudehnen und gegen die starre Form 119 zu pressen. Wie 10 am anschaulichsten zeigt, besitzt die anpassungsfähige Presseinheit 116 einen ähnlichen Aufbau wie die anpassungsfähige Presseinheit 16; deshalb wird hinsichtlich der Gesamtdetails und der Funktionsweise der anpassungsfähigen Presseinheit 116 auf die anpassungsfähige Presseinheit 16 Bezug genommen. Eine flexible, anpassungsfähige Membran 133 erstreckt sich über den Umfang 134a eines offenen Endes 134 des Rahmens 127 und ist daran durch ein ringförmiges Klemmelement oder eine Klemme 135 befestigt, welche vorzugsweise an den gesamten Umfang der zylindrischen Wand 128 geschweißt ist. Die Membran 133 kann Silikonkautschuk enthalten und funktioniert wie ein Diaphragma, indem sie sich als Reaktion auf den Druck, welcher von dem Fluid 38 in der Kammer 136 ausgeübt wird, in das offene Ende des Rahmens 127 hinein (gepunktete Linien in 10) und daraus hervor (durchgezogene Linien in 10) biegt. In ihrer ausgedehnten Position nimmt die Membran 133 eine konvexe obere Außenfläche 140 zum Walzen der Platte 20 auf die starre Form 119 ein. Jedoch ist der Radius der Krümmung der ausgedehnten Membran 133 im allgemeinen kleiner als der Radius der Krümmung der ausgedehnten Membran 33, da in der bevorzugten Funktionsweise die anpassungsfähige Presseinheit 116 den mittleren Bereich der Platte 20 gegen den Vertex Bereich der konkaven weiblichen Form presst. In dem Sinn, in dem er in dieser Spezifikation gebraucht wird, schließt der Begriff „konkav" gekrümmte oder gerundete, sphärische und mehrfach gerundete gekrümmte Oberflächen ein. Hinsichtlich Einzelheiten über weitere bevorzugte Zusammensetzungen, Eigenschaften und Materialstärken wird auf Membran 33 Bezug genommen.
Die Kombination der anpassungsfähigen Membran 33 und des kontrollierten Drucks in dem Fluid 38 erlaubt der Membran, von dem Mittelteil der Platte 20 zu dem Umfang der Platte zu walzen und sich so im allgemeinen an die Formfläche der starren Fläche 119 anzupassen. In einer ähnlichen Weise wie die Formgebungsvorrichtung 10 mit Blase verringert dieser Walzvorgang erheblich die Entstehung von Verwölbungen, welche mit herkömmlichen Glasbiegeverfahren einhergeht, und folglich erhöht sich die Größe der Qualitätsfläche. Jedoch presst bei einigen Anwendungen, bei denen der Krümmungsradius der weiblichen Form kleiner ist als die Krümmung der unterfluteten Membran 133, die anpasungsfähige Presseinheit 116 auf oder neben den Umfang der erhitzten Platte und walzt von dem Außenkantenteil der erhitzten Platte zu der Mitte der Platte 20. Der Walzvorgang bietet eine Gleichförmigkeit des Drucks, welche die Entstehung von Verwölbungen in der erhitzten Platte verringert. Andere Formprofile können Walzvorgänge in viele Richtungen bieten, während die anpassungsfähige Membran die erhitzte Platte auf die starre Formfläche presst, z.B. auf eine Form mit einer asphärischen Formfläche.
Die weibliche Form 119 ist besonders nützlich beim Biegen beschichteter Platten aus Glas oder aus anderem anpassungsfähigen Material, bei denen sich die Beschichtung auf der konkaven Seite der erhitzten Platte befindet. Beschichtungen können beschädigt oder verformt werden, wenn sie gegen eine starre Form zusammengepresst werden; deshalb empfiehlt es sich, die unbeschichtete Seite der erhitzten Platte gegen die starre Form zu walzen, so dass die beschichtete Seite der anpassungsfähigen Membran 133 zugewandt ist, wo die Beschichtung nicht durch Kontakt mit der starren Form beschädigt oder verunstaltet wird. Darüber hinaus ist Glas, welches mit einer Infrarot reflektierenden Beschichtung versehen ist, schwer zu erhitzen, falls sich die Beschichtung auf der oberen Seite der Platte befindet. Typischerweise befinden sich die Hauptheizvorrichtungen des Ofens auf der Oberseite des Ofens. Wenn sich die Beschichtung auf der Oberseite des Glases befindet, wird der größte Teil der Wärme von dem Glas weg reflektiert, was dazu führt, dass sich das Glas nur sehr langsam erwärmt. Ein Teil mit einer beschichteten konkaven Seite lässt sich durch Biegen des beschichteten Glases in eine konkave Form herstellen.
Der verbleibende Teil des Ausführungsbeispiels 110 der Formgebungsvorrichtung mit Blase ähnelt im wesentlichen jenem von Ausführungsbeispiel 10, einschließend des Halters 114 und des Rests der anpassungsfähigen Presseinheit 116.
Wie in 4–7 am anschaulichsten dargestellt, beinhaltet die Trägereinheit 14 oder 114 zum Halten der erhitzten Platte vor dem Biegen, in dessen Verlauf und danach einen Ringrahmen 50, welcher von einem Trägerarm 52 gehalten wird, und ein flexibles Gewebe 54, welches von dem Ringrahmen 50 gehalten wird, um eine anpassungsfähige Haltefläche für die erhitzte Glasplatte während des Biegens zu bieten. Geformt ist der Ringrahmen 50 vorzugsweise aus Winkeleisen 56. Dieses Winkeleisen 56 enthält zwei im wesentlichen zueinander rechtwinklige Schenkel 58 und 60, wobei der vertikale Schenkel 58 die Seite 61 des Rings und Schenkel 60 eine sich nach außen ausdehnende Schulter 62 um den Umfang des Ringrahmens 50 definiert. Das flexible Gewebe 54 ist an dem Ringrahmen 50 durch einen regulierbaren Haltering/ein regulierbares Halteband 64 befestigt, welcher/s den Stoff 54 gegen die Seite 61 des Ringrahmens 50 zusammenpresst und auf der Schulter 62 liegen kann. Der Haltering/das Halteband 64 ist ein Metallstreifen, z.B. eine Schlauchklemme aus Edelstahl, und enthält eine Mehrzahl von Löchern oder Schlitzen auf dem einem Ende und ein Verbindungsteil auf dem anderen Ende, um den Durchmesser des Rings/Bands 64 zwecks Regulierung der Spannung in dem Ring 64 und des Drucks auf das flexible Gewebe 54 zu vergrößern oder zu verkleinern. Ein Draht mit geringem Durchmesser, z.B. 0.318 cm (1/8''), kann an das Oberteil des Winkeleisens 56 über das Band 64 geschweißt werden, damit das flexible Gewebe nicht abrutscht.
Vorzugsweise beinhaltet das flexible Gewebe 54 ein flexibles Edelstahlgewebe. Stärker bevorzugt wird, wenn es sich bei dem flexiblen Gewebe 54 um ein flexibles Edelstahlgewebe handelt, welches unter dem Warenzeichen BEKITHERM FA S800-316L bei N. V. BEKAERT S. A. Zwevegen, Belgien erhältlich ist. Bei einigen Anwendungen kann das flexible Gewebe 54 andere flexible hochtemperaturbeständige Gewebe beinhalten, wie z.B. ein Keramikgewebe, ein Gewebe aus Glasfaser oder Filz, beispielsweise von Burlington Glass Fabrics Co. Rockleigh, New Jersey, Ausführung 116, 7781, 1979 oder 1926, oder jedwedes andere Isoliergewebe ähnlicher Art. Die hochtemperaturbeständigen Gewebe, auf welche hierin Bezug genommen wird, enthalten im allgemeinen ein Material, welches flexibel ist und Temperaturen über 620 Grad Celsius standhalten kann. Da die Dichte und die Stärke des Gewebes 54 die Kühlgeschwindigkeit der erhitzten Platte 20 steuert, können das Webmuster, die Stärke und/oder Dichte des Gewebes variiert werden, um die Endform des gebogenen Teils nach Maß zu fertigen. Deshalb die hängt Auswahl des Gewebes ab von der Stärke der Platte, die gebogen wird, und von dem Material der Platte, die gebogen wird, davon, ob es Glas, Thermoplast, Kunststoff oder dergleichen ist. Bei Anwendungen, welche ein höheres Maß an Genauigkeit erfordern, können Glasfasergewebe, die eine Auswahl an Stärkebereichen bieten, als Auflage auf einem oder mehreren der nachstehenden Teile, nämlich dem Edelstahlgewebe, der starren Form und/oder der anpassungsfähigen flexiblen Membran, verwendet werden, um die Kühlgeschwindigkeit der Platte zu variieren und eine glättere Oberfläche zu bieten, auf welcher die Platte ruhen kann. Bei Glasbiegevorrichtungen enthält die anpassungsfähige Membran 33 vorzugsweise eine Schicht aus hochtemperaturbeständigem Gewebe, um die Membran vor den hohen Temperaturen zu schützen, welche mit dem Biegen von Glas einhergehen. Die Stärke der Glasfasergewebe kann in einem Bereich von ungefähr 0.013 bis 0.132 cm (0.005 bis 0.052 in.) liegen.
Beim zylindrischen Biegen von Glas wird dieses üblicherweise in Richtung jener Seite gebogen, welche langsamer abkühlt. Das Gleiche geschieht, wenn auch zu einem geringeren Ausmaß, beim dreidimensionalen Biegen von Glas. Daher lässt sich durch Verändern der Formabdeckungen und damit der Kühlgeschwindigkeit die Form des gebogenen Produkts beeinflussen. Bezüglich der Form des Glases kann eine Feinabstimmung erfolgen, indem die obere auf die untere Kühlgeschwindigkeit angepasst wird. Die Art des Materials und die Stärke der Formabdeckungen variieren stark in Abhängigkeit von der Art des Produkts, welches zu biegen versucht wird. Die Art der Biegung, zweidimensional oder dreidimensional, Plattengröße, Plattenstärke, Produktform und Beschichtungen nehmen Einfluss auf die Art der Formabdeckungen, die verwendet werden. Tabelle 1 erläutert mehrere spezifische Beispiele für Kombinationen von hochtemperaturbeständigen Geweben, welche bei der erfindungsgemäßen Formgebungsvorrichtung mit Blase verwendet werden. Beispiele: TABELLE 1

Anmerkung: Das in diesen Beispielen verwendete Glas wurde auf ungefähr 668.3 Grad Celsius (1235 Grad Fahrenheit) erhitzt, maß 31.274 cm × 23.34 cm × 0.305 cm (12.3125 in. × 9.1875 in. × 0.120 in.) und wurde auf einer männlichen Form mit einem sphärischen Radius von 57.4 cm (22.6 in.) gebogen. Pro Teil wurde achtzehn Mal mittels eines Radiusmessgeräts mit einer Standardsehnenlänge von 3.81 cm (1.5 in.) nachgemessen. In dem zweiten Beispiel befand sich das #2 Gewebe ganz außen und wurde von dem erhitzten Glas berührt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Trägereinheit 14 außerdem ein Gewicht 68, um die Haltefläche 70 des flexiblen Gewebes 54 flach zu drücken. Das Gewicht 68 beinhaltet vorzugsweise einen Ring aus dichtem Material, wie z.B. aus Stahl oder einem anderem Metall, und sitzt auf dem Gewebe 54 zwischen den Seiten 61 des Ringrahmens 50 angrenzend an die Peripherie der erhitzten Platte. Vorzugsweise befindet sich das Gewicht 68 angrenzend an den Innenumfang des Ringrahmens 50. Am stärksten bevorzugt wird, wenn das Gewicht 68 einen Ring aus Edelstahl 72 beinhaltet. Der Durchmesser des Rings 72 kann so bemessen sein, dass er in die unmittelbar angrenzenden Seiten 61 des Ringrahmens 50 passt, so dass das Gewebe 54 beinahe flach gezogen und in einer im allgemeinen ebenen Lage gehalten und der Halteflächenbereich 70 maximiert wird. Dadurch, dass die erhitzte Platte 20 vor dem Biegen flach gehalten wird, sinkt sie nicht ab oder beginnt nicht, sich erheblich zu biegen, bevor sie gegen die starre Form 19 gewalzt wird, und entwickelt auch nicht die mit Slump-Bending einhergehenden Verwölbungen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Trägereinheit 14', welche in 11–13 dargestellt ist, kann das flexible Gewebe 54' ein formfähiges, gedehntes Netzgewebe aus Edelstahl oder ein perforiertes Metallblech 54a' beinhalten, welches annähernd nach der gewünschten Endbiegeform der Platte 20 geformt ist. Ein geeignetes Gewebe ist 304 SS 26GA, mit einem Lochdurchmesser von 10.4 cm (5/32 in.) und 0.48 cm (3/16 in.) versetztem Muster von Ferguson Perforating & Wire Co., Providence Rhode Island. Auf diese Weise ist die Haltefläche für die Platte 20 nicht eben, und die erhitzte Platte 20 sinkt in die Form des Gewebes 54'. Vorzugsweise ist die Haltefläche im allgemeinen konkav. Überdies kann das Gewebe 54' eine Schicht aus hochtemperaturbeständigem Gewebe 54b' enthalten, welches die Schicht aus metallenem Netzgewebe überlagert und eine Kontaktfläche bildet, auf welcher die erhitzte Platte 20 platziert wird (12).
Wie obig im Bezug auf die Kühlplatte 26, 126 in der ersten Formeinheit 12, 112 und die Kühleigenschaften der hochtemperaturbeständigen Gewebe 54 beschrieben, beinhaltet der Biegeprozess einen Kühlschritt. Dieser Kühlschritt gewährleistet, dass die Platte ausreichend gekühlt wird, sobald sie die gewünschte Form erreicht hat, um diese zu bewahren. Deshalb enthält die anpassungsfähige Presseinheit 16, ebenso wie die starre Formeinheit 12 und die Trägereinheit 14, eine Vorrichtung zwecks Kühlung. Vorzugsweise umfasst die Kühlvorrichtung Kühlspiralen 74 oder 174 (4 und 10), welche in der Kammer 36 oder 136 positioniert sind, um das Fluid 38 und letztendlich auch die Membran 33 oder 133 zu kühlen. Die Spiralen 74, 174 erstrecken sich außerhalb der Kammer, um an eine (nicht dargestellte) Kühlwasserzufuhr anzubinden. Das Kühlwasser wird durch die Spiralen 74 oder 174 gespült, indem es von einer Zuflussseite der Spiralen in die Spiralen 74 oder 174 fließt und von einer Abflussseite der Spiralen abfließt. Da die Spiralen 74 oder 174 in das Fluid 38 eingetaucht sind, wird die Wärme des Fluids 38 von dem Kühlwasser in den Spiralen absorbiert, welches dann an der Abflussseite der Kühlspiralen abgelassen wird. Dieses kontinuierliche Spülen von Kühlwasser durch die Spiralen 74 und 174 zieht die Wärme aus dem Fluid 38, welches Wärme von der Membran 33 oder 133 zieht, und hält die Temperatur des Fluids 38 in der Kammer 36 oder 136 in einem Bereich von 17.8 bis 48.9 Grad Celsius (von 70 Grad Fahrenheit bis 120 Grad Fahrenheit). Am stärksten wird bevorzugt, wenn die Temperatur des Fluids 38 zwischen 32.2 und 37.8 Grad Celsius (90 und 100 Grad Fahrenheit) gehalten wird. Folglich hat das Fluid 38 zwei Aufgaben: Es unterflutet die Membran 33 und 133 und kühlt sie.
Die Kühlspiralen 74, 174 sind unter einer perforierten Halteplatte 76, 176 in einem Raum 75 der Kammer 36, 136 untergebracht. Diese Halteplatte 76, 176 ist angelegt, um das Luftkissen 42 oder 142 in dem unteren Teil der Kammer 36 zu halten, um zu verhindern, dass das Luftkissen 42 oder 142 in den oberen Teil der Kammer 36 aufsteigt und die Funktionen des Fluids 38, die Membran 33 zu unterfluten und zu kühlen, beeinträchtigt. Die Platte 76, 176 wird von dem Inneren der zylindrischen Wand 28 und von einer zylindrischen, vertikalen Trennwand 77, 177 gehalten, welche sich unter der Platte 76, 176 zu der Formplatte 29, 129 erstreckt. Vorzugsweise ist die Platte 76, 176 unterhalb der vollständig gebogenen, Abwärtsposition der Membran 33 positioniert. Wie gezeigt, ist die Halteplatte 76, 176 kreisrund, passt sich dem Innenumfang der zylindrischen Wand 28 oder 128 an und wird durch Bolzen 26a oder 126a gehalten, welche durch die Flansche 26b (6) verlaufen, die auf der Innenfläche der zylindrischen Wand 28 oder 128 angelegt sind. Jedoch kann die Platte 76, 176 auch eine mehrseitige Platte, wie z.B. eine vierseitige, sechsseitige oder achtseitige Platte, beinhalten. Je enger sich die Platte 76, 176 an den Innenumfang der zylindrischen Wand anpasst, desto kleiner ist die Lücke zwischen der Platte 76, 176 und der zylindrischen Wand 28 oder 128 und desto unwahrscheinlicher ist es, dass das Luftkissen 42, 142 die Druckbeaufschlagung und Kühlung der Membran 33, 133 beeinträchtigt. Um zu gewährleisten, dass das Fluid in der Kammer 36 oder 136 frei durch die Kammer 36 oder 136 fließen kann, ist die Trennwand 77, 177 mit einer Mehrzahl von Durchlässen 78, 178 versehen. Diese Durchlässe 78, 178 gestatten dem Fluid 38 durch die Kammer 36 oder 136 und den Raum 75 oder 175 zu fließen, so dass das Luftkissen 42, 142 das Fluid 38 mit Druck beaufschlagen kann. Überdies gestatten die Durchlässe 78, 178 dem Fluid 38, angrenzend an die Kühlspiralen 74, 174 zu zirkulieren. Zwar sind die dargestellten Durchlässe 78, 178 halbrund, aber diese können jedwede geometrische Form besitzen. Aufgrund der Beschreibung versteht sich von selbst, dass die vertikale Beschaffenheit der Kühlspiralen 74, 174 das Fluid 38 in der Kammer 36 oder 136 dazu veranlasst, sich in einem kreisförmigen Muster um die Spiralen 74, 174 zu bewegen, welche dem Fluid 38 eine konvektive Kühlung verschaffen.
Vorzugsweise kühlt das Fluid 38 die Membran gleichmäßig, so dass die Kühlung der starren Platte 20 in ähnlicher Weise gleichmäßig erfolgt. Deshalb beinhalten die Schritte zur Prozesssteuerung vorzugsweise einen Schritt zur Entfernung von Luftblasen aus dem Fluid 38. Luftblasen ergeben sich typischerweise aus aufgelösten Gasen in dem Fluid, welche durch die Wärme von der erhitzten Glasplatte 20 freigesetzt werden. Wie 10 im Bezug auf das zweite Ausführungsbeispiel der Formgebungsvorrichtung mit Blase am deutlichsten zeigt, sammeln sich Luftblasen im allgemeinen an oder neben dem Apex der Membran 133 und können dementsprechend unerwünschte thermische Unstetigkeiten in der Membran 133 und folglich unerwünschte Belastungsspuren in der erhitzten Glasplatte 20 bilden. Die Luftblasen lassen sich durch eine Leitung 79a beseitigen. Diese Leitung 79a ist vorzugsweise eine flexibles Rohr, welches sich bewegen kann, während der Druck der anpassungsfähigen Presseinheit 116 ansteigt und während die Membran 133 zusammengedrückt wird, so dass sie den Biegeprozess nicht beeinträchtigt. Die Leitung 79a hängt in dem Fluid 38 an einer Auftriebsvorrichtung 79b, z.B. an einem Schwimmkörper, welcher aus einem Material mit geringer Dichte geformt ist, wie z.B. Kork. Die Leitung 79a verläuft außerhalb der Kammer 136; um das Gas in der Blase durch ein Ventil 79c abzulassen. Zusätzlich oder als Alternative kann dem Fluid 38 eine Luftabsorptionslösung zugefügt werden, um das Gas oder die Gase in dem Fluid 38 zu absorbieren. Ein Additiv kann beispielsweise die Luftabsorptionslösung WATERWORTH HUSHHHHH (T.M.) beinhalten, welche bei Waterworth, Lawndale, Kalifornien erhältlich ist und welche die Luft in der Lösung hält. Die Leitung 79a mit dem Schwimmkörper 79b und/oder der Luftabsorptionslösung lässt sich bei allen Ausführungsbeispielen des Formgebungsverfahrens und der -vorrichtung mit Blase, Vorrichtung 10 einschließlich, anwenden.
Wie 4 am deutlichsten zeigt, enthält die starre Form 19 einen Durchlass 19a, welcher mittels eines Durchgangs 19b, welcher in der starren Form 19 und der Kühlplatte 26 ausgeformt ist, mit einer Luftversorgung P der Anlage in Verbindung steht. Vorzugsweise wird der Fluss von Luft aus der Luftversorgung P der Anlage mittels eines Ventils 80 (1) reguliert und durch das Steuerungssystem 21 gesteuert. Der Luftfluss aus dem Durchlass 19a wird benützt, um ein Vakuum zu brechen, welches sich typischerweise zwischen der Form und der Platte während des Biegeprozesses entwickelt. Auf diese Weise bietet die Luft nach dem Biegen einen Freisetzungsmechanismus für die erhitzte Platte. Zusätzlich dazu, dass er Luft zwischen die starre Form 19 und die erhitzte Platte 20 lenkt, bietet der Durchlass 19a eine thermische Unstetigkeit in der starren Form 19. Diese thermische Unstetigkeit formt eine Beanspruchungsspur auf der erhitzten Platte, welche besonders nützlich und wünschenswert bei nicht sphärischen oder bei zylindrischen Biegungen ist. Vorzugsweise ist der Durchlass 19a entlang einer Biegeachse angeordnet, um eine Beanspruchungsspur zu bieten, welche als Referenzspur dienen kann. Zusätzlich oder alternativ dazu kann mindestens ein Einsatz 19c in der starren Form 19 angelegt sein, um eine weitere thermische Unstetigkeit in der starren Form 19 zu formen. Überdies kann der Einsatz 19c entlang einer Biegeachse positioniert sein. Der Einsatz 19c ist vorzugsweise aus einem Material geformt, welches einen Wärmeleitkoeffizienten besitzt, der sich von dem Wärmeleitkoeffizienten der starren Form unterscheidet und entweder größer oder kleiner als der Wärmeleitkoeffizient der starren Form sein kann. Vorzugsweise liegt der Wärmeleitkoeffizient innerhalb eines Bereichs von etwa 99⁺ und 75 Prozent über oder unter der Wärmeleitfähigkeit der starren Form. Stärker bevorzugt wird, wenn der Wärmeleitkoeffizient innerhalb eines Bereichs von circa 99⁺ und 90 Prozent über oder unter der Wärmeleitfähigkeit der starren Form liegt. Am stärksten bevorzugt wird, wenn der Wärmeleitkoeffizient innerhalb eines Bereichs von 99⁺ und 98 Prozent über oder unter der Wärmeleitfähigkeit der starren Form liegt. Der Einsatz 19c kann beispielsweise ein Keramikmaterial beinhalten. Bevorzugt wird jedoch ein Einsatz 19c aus Kupfer, welches einen höheren Wärmeleitkoeffizienten besitzt als die bevorzugte Aluminiumform. Natürlich könnten auch andere Materialien wie z.B. Silber benützt werden. Am meisten bevorzugt wird, wenn die thermische Unstetigkeit ein Luftloch enthält. Wo mehr als eine thermische Unstetigkeit geboten wird, können Einsätze 19c und/oder Durchlässe 19a entlang mehr als einer Biegeachse angeordnet werden. Auf diese Weise können die Beanspruchungsspuren in der Platte 20 verwendet werden, um die Biegeachsen der Platte zu lokalisieren und die gebogene Platte 20 zuzuschneiden. Selbstverständlich lassen sich der Durchlass 119a, die Leitung 119b und/oder den Einsätzen 19c ähnliche Einsätze mit der weiblichen Form des Ausführungsbeispiels 110 in gleicher Weise verwenden.
Das Steuerungssystem 21 enthält eine Steuereinheit 82, welche das Antriebssystem 22 und das Drucksystem 23 betreibt. Das Antriebssystem 22 enthält den Hydraulikzylinder 30, welcher ausfährt und sich zurückzieht, um die anpassungsfähige Presseinheit 16, 116 von ihrer Halteposition zu ihrer Pressposition zu bewegen. Wenn der Zylinder 30, wie in 6 dargestellt, vollständig ausgefahren ist, befindet sich die anpassungsfähige Einheit 16, 116 in jener sich vollständig anpassenden Position, bei der die Membran 33, 133 die Platte 20 völlig bedeckt und sich im allgemeinen an das konvexe, das konkave oder das Misch-Profil der starren Form 19 oder 119 anpasst. Das Drucksystem 23 umfasst die Luftversorgung P der Anlage, das Ventil 48, das Ventil 80 und die Rohre 44a, 84a, 84b und 79. Das Rohr 84a führt die Luft der Anlage dem Ventil 48 zu, welches seinerseits dem Luftkissen 42, 142 mittels des Rohrs 44a in der Kammer 36 oder 136 Luft zuführt, um das Luftkissen 42, 142 aufzublasen. Wenn der Druck in dem Kissen 42, 142 den gewünschten Maximaldruck, beispielsweise 0.276 bar (4 psi), überschreitet, funktioniert das Ventil 48 zur Druckregulierung wie ein Druckabbauventil und gibt den Druck in das Kissen 42, 142 ab. Gleichzeitig hält das Ventil 48 den Fluiddruck innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1.034 bis 0.138 bar (15 bis 2 psi). Bevorzugt wird, wenn das Ventil 48 den Fluiddruck auf einem verhältnismäßig konstanten Druck von beispielsweise 0.276 bar (4 psi) hält. Das Rohr 84b führt Luft von der Luftversorgung P der Anlage zu dem Durchlass 19a mittels des Ventils 80 und des Rohrs 79. Sobald der Biegeprozess abgeschlossen ist, veranlasst das Steuerungssystem 21 das Ventil 80, die Anlagenluft zu dem Durchgang 19b, 119b mittels des Rohrs 79 zu befördern.
Die Steuereinheit 82 kann einen Mikroprozessor oder einen herkömmlichen Personal Computer umfassen. Vorzugsweise enthält die Steuereinheit 82 (1) einen PLC (Programmable Logic Controller), Modell PLC-5, welcher bei ALLEN BRADLEY in Milwaukee, Wisconsin erhältlich und mit einem Softwareprogramm 86 programmierbar ist. Vorzugsweise enthält der PLC ein Linear-Positioniermodul, Modell 1771-QB, und ein analoges Output-Modul, Modell 1771-NBVI, die beide bei ALLEN BRADLEY erworben werden können. 8 zeigt den Ablaufplan für das Softwareprogramm 86, bei dem es sich um ein Sequencing-Programm handelt, welches auf der Grundlage eines Basic Input Parameters funktioniert, nämlich der Position der anpassungsfähigen Presseinheit 16. Auf Grundlage der Position der anpassungsfähigen Presseinheit 16 wählt und startet das Softwareprogramm eine Sequenz, die in dem PLC 82 vorprogrammiert ist. Wie in 8 dargestellt, besteht der erste Schritt im allgemeinen darin, das Ventil 30a zu aktivieren, welches Hydraulikfluid an den Zylinder 30 abgibt, um den Zylinder 30 mit druckbedingtem schnellen Vorschub auszufahren, bis die anpassungsfähige Presseinheit 16, 116 eine Geschwindigkeitswechselposition erreicht. Bei der Geschwindigkeitswechselposition veranlasst das Steuerungssystem 21 das Ventil 48, Luft an das Luftkissen 42, 142 mittels des Rohrs 44a abzugeben, bis der Druck in dem Fluid 38 und dem Kissen 42, 142 den gewünschten Grenzdruck, beispielsweise 0.276 bar (4 psi), erreicht. Gleichzeitig wird die Geschwindigkeit der Presseinheit 16, 116 herabgesetzt auf einen druckbedingten langsamen Vorschub durch Verringerung des Flusses von Hydraulikfluid zu dem Zylinder 30 mittels des Ventils 30a. Während die Membran 33, 133 weiterhin Kontakt herstellt und sich der starren Form 19, 119 annähert, steigt der Druck in dem Luftkissen 42, 142, worauf das Ventil 48 zur Druckregulierung Luft aus dem Kissen 42, 142 mittels des Abflusses 44 und des Rohrs 44a ablässt, um den Druck in dem Kissen 42, 142 bei beispielsweise 0.276 bar (4 psi) zu halten. Wenn der Zylinder 30 seine volle Hublage erreicht, betätigt die Steuereinheit 82 das Ventil 30a, um den Hydraulikdruck in dem Zylinder 30 abzulassen, so dass der Zylinder in seine vollständig zurückgezogene Position zurückkehrt und die anpassungsfähige Presseinheit 16, 116 in ihre Halteposition zurückgesetzt wird. Eine graphische Darstellung einer bevorzugten Sequenz der Druckbeaufschlagung und der Druckentlastung des Fluids 38 wird in 9 gezeigt, welche das Verhältnis zwischen der Position der anpassungsfähigen Presseinheit 16, 116 und der Geschwindigkeit der anpassungsfähigen Presseinheit darstellt. Die Pfeile auf dem Schaubild geben die Richtung der Sequenz an. Dies ist natürlich nur eine Form der Sequenz, welche in dem Biegeprozess verwendet werden kann.
Selbstverständlich bewegt das Steuerungssystem 21 bei Funktion die anpassungsfähige Presseinheit 16, 116 in Richtung der starren Formeinheit 12, 112 mit einer ersten Geschwindigkeitsrate, sobald sich die erhitzte Platte 20 in einer Position zwischen der starren Formeinheit 12, 112 und der anpassungsfähigen Presseinheit 16, 116 befindet. Handelt es sich um eine Platte aus Glas, wird diese zunächst auf eine Temperatur zwischen ungefähr 538 und 677 Grad Celsius (1000 und 1250 Grad Fahrenheit) erhitzt und dann zwischen der Formeinheit und der anpassungsfähigen Presseinheit positioniert. Andere Materialien werden auf eine materialgerechte Temperatur erhitzt, bei der sie gepresst und geformt werden können, sich aber nicht in einem Schmelzzustand befinden. Eine derartige Temperatur variiert in Abhängigkeit von dem Material. Beispielsweise kann eine Platte aus thermoplastischem Material bei 65.6 Grad Celsius (150 Grad Fahrenheit) über die geeignete Formfähigkeit verfügen. Das Steuerungssystem 21 überwacht die Position der Einheit 16, 116 im Hinblick auf die starre Formeinheit 12, 112. Wenn die Einheit 16, 116 eine Position zum Geschwindigkeitswechsel erreicht, bläst das Steuerungssystem 21 das Luftkissen 42, 142 auf, um das Fluid in der Kammer 36, 136 bis zu dem Grenzdruck mit Druck zu beaufschlagen. Der Grenzdruck liegt vorzugsweise im Bereich von 0.138 bar bis 0.482 bar (2 psi bis 7 psi). Am stärksten bevorzugt wird, wenn der Grenzdruck im Bereich von ungefähr 0.276 bar bis 0.289 bar (4 psi bis 4.2 psi) liegt. Während das Luftkissen 42, 142 aufgeblasen wird, steigt der Druck in dem Fluid 38 und das Fluid 38 unterflutet die flexible Membran 33, 133, da das Fluid 38 im wesentlichen nicht kompressibel ist. Die unterflutete, flexible Membran 33, 133 nimmt eine konvexe Form an und hat eine konvexe obere Außenfläche 40, 140, um den Mittelteil der erhitzten Platte 20 zu pressen. Dann fährt das Steuerungssystem 21 die anpassungsfähige Presseinheit 16, 116 in Richtung der Trägereinheit 14, 114 und der starren Formeinheit 12, 112 mit einer zweiten Geschwindigkeitsrate aus, so dass der Apex 49, 149 (4 und 10) der konvexen Oberfläche der Membran 33, 133 den Mittelteil der erhitzten Glassplatte 20 gegen die starre Form 19, 119 presst. Als Alternative hierzu kann die konvexe obere Außenfläche der Membran 133, in Abhängigkeit von den Radii der Membran 133 und der weiblichen Form 119, zunächst die peripheren Kanten der erhitzten Platte berühren, wie oben beschrieben. Der Walzvorgang der Membran gegen die weibliche Form 119 kann, in Abhängigkeit von dem spezifischen Profil der Form, in mehrere Richtungen erfolgen. In ähnlicher Weise kann für Formen mit komplexen Krümmungen auf ihren Außenflächen der Walzvorgang in mehrere Richtungen erfolgen, während die Membran und die Form aufeinander zu bewegt werden. Während die Membran 33, 133 in Richtung der starren Form 19, 119 geschoben wird, übt die starre Form 19, 119 einen Gegendruck auf die Membran 33, 133 aus, welcher bewirkt, dass sich die Membran 33, 133 verformt und den Druck in dem Fluid 38 erhöht. Das Steuerungssystem 21 ist darauf programmiert, den Druck in dem Fluid 38 auf einem kontrollierten Grenzdruck zu halten und gibt deshalb Druck in das Luftkissen 42, 142 mittels des Ventils 48 ab, während der Druck von der starren Form 19, 119 auf die Membran über den gewünschten Grenzdruck ansteigt. Das Steuerungssystem 21 bewegt die anpasungsfähige Presseinheit 16, 116 bis die Membran 33, 133 den gesamten Oberflächenbereich der Platte 20 vollständig bedeckt, worauf die Membran 33, 133 die erhitzte Platte 20 vollständig an das Profil der starren Form 19, 119 anpasst. Sobald die Presse geschlossen ist, wird der Druck in dem Fluid 38 vorzugsweise auf einem verhältnismäßig konstanten Druck von üblicherweise 0.69 bar (10 psi) oder weniger gehalten, um während der Kühlphase konsistenten Wärmekontakt zwischen allen Presselementen zu gewährleisten. Folglich wird als Ventil 48 vorzugsweise ein Proportionalventil gebraucht, welches den Druck in dem Luftkissen 42, 142 abbaut, wenn der Druck in dem Kissen 42, 142 einen gewählten Maximaldruck erreicht. Das Ventil 48 lässt Luft aus dem Luftkissen 42, 142, wenn der Druck in dem Fluid den Maximaldruck überschreitet, und gestattet Luft, in das Luftkissen 42, 142 zu fließen, wenn der Druck in dem Fluid 38 unter einen Minimaldruck fällt. Nach Beendigung des Presszyklus betätigt das Steuerungssystem 21 das Ventil 80, damit der Luftfluss von der Luftversorgung P der Anlage zu dem Durchlass 19a, 119a befördert wird, so dass die gebogene Glassplatte 20 von der starren Form 19, 119 freigegeben wird.
Während die Beschreibung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels im Bezug auf die anpassungsfähige Presseinheit 16, 116 gegeben wird, welche ausfahrbar auf dem Rahmen F gehalten wird und aus einer Halteposition in eine Pressposition durch einen Zylinder 30 bewegt wird, ist es selbstverständlich, dass mehr als ein Zylinder 30 angelegt werden kann. Überdies kann die starre Formeinheit 12, 112 in ähnlicher Weise ausfahrbar auf der Haltestruktur S gehalten werden und mindestens einen Zylinder enthalten, um die starre Formeinheit 12, 112 aus einer Halteposition in eine Pressposition zu bewegen, wohingegen die anpassungsfähige Presseinheit 16, 116 ortsfest ist. Darüber hinaus können die starre Formeinheit 12, 112 und die anpassungsfähige Presseinheit 16, 116 so gehalten und positioniert werden, dass sie sich entlang jedweder Ebene, einschließlich einer horizontalen Ebene oder einer schiefen Ebene von z.B. 45 Grad, hin- und herbewegen. Deshalb werden bezugbildende Begriffe wie „oberer" und „unterer" nicht mit der Absicht verwendet, das Gebiet der Erfindung auf die starre Einheit 12, 112 und die anpassungsfähige Presseinheit 16, 116 einzuschränken, welche entlang einer vertikalen Achse positioniert und beabstandet sind.
In einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in 14 und 15 eine Vorrichtung 210 zum Biegen und Aushärten gezeigt, welche eine starre Formeinheit 212, eine Träger- oder Haltereinheit 214 und eine anpassungsfähige Presseinheit 216 einschließt. Die Vorrichtung 210 zum Biegen und Aushärten bietet ein Verfahren, um die Kanten einer erhitzten Glasplatte rasch zu kühlen, welche weder die starre Form 219 der Formeinheit 212, noch die flexible Membran 233 der Presseinheit 216 berühren, während sie die obere und untere Außenfläche der Platte 20 biegt und kühlt. Vorzugsweise kühlt die Vorrichtung 210 zum Biegen und Aushärten die Kanten der Platte 20 mit der gleichen Kühlgeschwindigkeit wie den Mittelteil der Platte 20 oder schneller. Auf diese Weise werden die Kanten und die obere und untere Außenfläche der Platte 20 gekühlt, um die Kanten und die obere und untere Außenfläche der Platte 20 unter Kompressionsdruck zu setzen und dadurch die Aushärtung der Platte 20 zu erreichen. Die Vorrichtung 210 eignet sich für eine große Bandbreite von Glasstärken und ermöglicht das Biegen und Aushärten von sehr dünnen Glasplatten mit einer Stärke von 3 mm oder weniger.
Die starre Formeinheit 212 beinhaltet den Pressrahmen 18, welcher an einer starren (nicht dargestellten) Haltestruktur gehalten wird, und eine starre Form 219, welche von dem Pressrahmen gehalten wird, auf welchen die erhitzte Platte 20 von der anpassungsfähigen Presseinheit 216 gepresst und gewalzt wird: Die Vorrichtung 210 zum Biegen und Aushärten ermöglicht das Biegen und die Kontaktaushärtung der erhitzten Platte 20, wobei die Aushärtung der Kanten der Platte 20 entweder durch Druckstrahlung oder Kontaktkühlung erreicht wird. Der Begriff „Druckstrahlung" wird in seinem weitesten Sinne verwendet. „Druckstrahlung" kann durchgeführt werden, indem Luft oder Gas zu der erhitzten Platte 20 gelenkt wird. Außerdem wird auch der Begriff „Gas" in einem weiten Sinne gebraucht. Gas schließt beispielsweise Luft, Stickstoff, Kohlendioxid und dergleichen ein. Gas umfasst überdies Gas enthaltende Flüssigkeiten, beispielsweise gasförmige Flüssigkeiten, wie z.B. Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, Dampf, Luft-„Nebel" anatomisierte Flüssigkeiten und Ähnliches, welche sich besonders zum Kühlen dünner Glasplatten eignen. Darüber hinaus kann derartige Luft gekühlt werden. Vorzugsweise sind sowohl die starre Formeinheit 212 als auch die anpassungsfähige Presseinheit 216 so ausgelegt, dass sie kühlen und dementsprechend die obere und die untere Außenfläche der erhitzten Platte 20 durch Kontakt aushärten, während die Platte 20 gegen die starre Form 219 gewalzt und gepresst wird, wie noch ausführlicher beschrieben wird. In den erläuterten Ausführungsbeispielen wird das Aushärten der Kanten mittels Druckstrahlung entweder durch eine Leitungsabzweigung für Luft oder durch eine kleine Öffnungen aufweisende Abdeckung erreicht, welche Luft zu der Platte 20 und ihren Kanten 20a lenkt. Die Kontaktaushärtung der Kanten wird entweder von der starren Formeinheit 212 oder der anpassungsfähigen Presseinheit 216 oder von beiden ausgeführt, die so beschaffen sind, dass sie eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine Wärmekapazität besitzen, die sich zur Kontaktaushärtung der Kante einer Platte 20 eignet.
Das Aushärten oder das Härten lässt sich auf verschiedene Weisen quantifizieren: 1) durch die Spannung in dem Glas; 2) durch das Fragmentmuster eines zersprungenen Glasstücks; oder 3) durch die Beanspruchbarkeit des Glases. Die Vorrichtung 210 zum Biegen und Aushärten kann unterschiedliche Aushärtungsstufen bieten. Vorzugsweise bietet die Vorrichtung 210 zum Biegen und Aushärten die Stufen Aushärtung und Wärmehärtung, wobei der Oberflächendruck der ausgehärteten Glasplatte in einem Bereich von ungefähr 241 bar bis 689 bar (3500 psi bis 10000 psi) oder sogar darüber liegt. Vorzugsweise beträgt der Oberflächendruck der Kante der ausgehärteten Glasplatte mindestens 379 bar (5500 psi). Stärker wird bevorzugt, wenn die ausgehärtete Platte einen Oberflächendruck von mindestens 689 bar (10000 psi) bei einem Kantendruck von wenigstens 668 bar (9700 psi) aufweist, um die Normen gemäß ASTM C 1048 9.1.1.1 und 9.1.1.2 zu erfüllen.
Wie 15–17 am deutlichsten zeigen, besitzen die starre Formeinheit 212, die Trägereinheit 214 und die anpassungsfähige Presseinheit 216, von den unten aufgeführten Ausnahmen abgesehen, einen ähnlichen Aufbau wie jeweils die starre Formeinheit 12, die Trägereinheit 14 und die anpassungsfähige Presseinheit 16. Deshalb wird hinsichtlich allgemeiner Details über deren Bauteile und Funktion auf die starre Formeinheit 12, die Trägereinheit 14 und die anpassungsfähige Presseinheit 16 Bezug genommen. Abgesehen von den unten erwähnten Ausnahmen ähnelt auch die Steuerung der Vorrichtung 210 zum Biegen und Aushärten jener der Formgebungsvorrichtungen 10 und 110 mit Blase. Deshalb wird auf Formgebungsvorrichtung 10 mit Blase hinsichtlich Details des Steuerungssystems 21 und weiterer dazugehöriger Hardware Bezug genommen.
Für folgende Ausführungen wird auf 15 Bezug genommen. Die Kantenaushärtung der Platte 20 kann durch eine innere Leitungsabzweigung 224 für Luft erfolgen, welche Luft zu der Kante 20a der erhitzten Platte 20 lenkt, während die Platte 20 von der anpassungsfähigen Presseinheit 216 gegen die starre Form 219 gepresst und gewalzt wird. Von der Luftversorgung P der Anlage wird Luft zu der Leitungsabzweigung 224 mittels des Rohrs 224a befördert, was durch das Ventil 224b und das Steuerungssystem 21 reguliert wird und vorzugsweise bei einem Druck zwischen 0.345 bar und 13.8 bar (5 psi und 200 psi) stattfindet. Jedoch kann bei einigen Anwendungen die Luftversorgung P der Anlage mit einem Druck von bis zu 207 bar (3000 psi) oder mehr beaufschlagt werden. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Leitungsabzweigung 224 eine ringförmige Leitung 226 mit einer Mehrzahl auseinander liegender Öffnungen oder Durchlässe 228, durch welche Luft gelassen und zur Platte 20 gelenkt wird. Selbstverständlich besitzt die Leitung 226 nur eine aus einer Mehrzahl von möglichen Formen, welche von der Form der Platte 20 abhängt, weil die Leitung 226 vorzugsweise um den Umfang der Platte 20 verläuft. Die Leitungsabzweigung 224 ist auf der starren Formeinheit 212 durch eine Mehrzahl von verhältnismäßig starren Haltern 230 (von denen nur einer dargestellt ist) angebracht, welche an die Kühlplatte 26 geschweißt oder in anderer Weise unbeweglich an ihr festgemacht sind. Natürlich können auch die Halter 230 an den Pressrahmen geschweißt oder an ihm befestigt sein. Die Halter 230 positionieren die Leitung 226 zwischen der starren Form 219 und der anpassungsfähigen Presseinheit 216, um während des Biegens Luft von den Öffnungen 228 zu den peripheren Kanten 20a oder einem peripheren Teil der Platte zu lenken.
Auf diese Weise werden die Kanten 20a der Platte 20 gekühlt, so dass die Kanten 20a einem Kompressionsdruck ausgesetzt sind, um die Kantenaushärtung der Platte 20 zu erreichen, während die Platte 20 gebogen wird und die obere und die untere Außenfläche der Platte 20 durch Kontakt mit der starren Formeinheit 212 und der anpassungsfähigen Presseinheit 216 ausgehärtet werden. Vorzugsweise kühlen die anpassungsfähige Presseinheit 216, die starre Formeinheit 212 und die Leitungsabzweigung 224 für Luft die Kanten 20a und die obere und untere Außenfläche der Platte 20 mit einer im allgemeinen gleichmäßigen Geschwindigkeit. Jedoch ist bei einigen Anwendungen, beispielsweise bei Windschutzscheiben, selbstverständlich erwünscht, dass die Kante der Glasplatte schneller gekühlt wird als der Mittelteil der Platte, um eine verbesserte Kantenaushärtung auf der Glasplatte zu bieten, wodurch der mittlere Glasbereich in große Stücke zerbricht, wenn die Platte übermäßigen Kräften ausgesetzt ist.
Wie am anschaulichsten aus 15–17 hervorgeht, sind die Halter 230 und die Leitung 226 einwärts von dem mit Gewicht belasteten Ring 268 der Trägereinheit 214 und der Klemme 235 der anpassungsfähigen Presseinheit 216 positioniert, um eine Beeinträchtigung zu verhindern. Folglich dehnt sich die anpassungsfähige Membran 233 der Presseinheit 216, wenn sie flexibel ist, aus und presst gegen die Platte 20, die Membran 233 walzt um die Leitungsabzweigung 224, wodurch sie sich an die Form der Leitung 226 anpasst, um Luft zu gestatten, die Kanten der Platte 20 während des Prozesses des Biegens und der Kontaktaushärtung einer Platte auszuhärten. Ähnlich den Membranen 33 und 133 beinhaltet die Membran 233 ein nicht poröses flexibles Material, welches sich an die starre Form 219 anpasst und in der Lage ist, starkem Druck und hohen Temperaturen standzuhalten. Die Membran kann auch einen Verbundwerkstoff beinhalten. In einigen Fällen kann die Membran zwecks Aushärtung leicht porös sein, wie beispielsweise eine Schwitz- oder Sickerblase. Ein Beispiel für einen geeigneten Verbundwerkstoff liefert ein dünnes aus Kupfer gewebtes Gewebe, welches mit KEVLAR^® Film und Edelstahlgewebe unterlegt ist.
In Fällen, in denen die Membran 233 die Leitungsabzweigung 224 völlig umschließt, enthält die Leitung 226 vorzugsweise eine Mehrzahl von Abzugsöffnungen 229 (29A und 29B). Die Abzugsöffnungen 229 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhalten röhrenförmige Teile 229a, welche an die Leitung 226 in regelmäßigen Abständen um die Leitungsabzweigung vorzugsweise geschweißt oder in anderer Weise unbeweglich daran befestigt sind. Wie 29A und 29B am anschaulichsten zeigen, befinden sich die Abzugsöffnungen im allgemeinen in einem rechten Winkel zu der Leitung 226 und stehen von der Membran 233 nach außen, so dass die Luft, welche zu der Kante der Platte 20 gelenkt wird, durch die Passage entweichen kann, welche die röhrenförmigen Teile 229a bieten. Natürlich können die Abzugsöffnungen 229 kanalförmige Teile oder jedwedes andere Teil enthalten, welches einen in demselben oder durch denselben ausgeformten Durchgang aufweist. Überdies können die Abzugsöffnungen 229 von einer Mehrzahl auseinander liegender solider Teile geformt sein, wodurch die Luft von den Räumen abgeführt wird, die zwischen den benachbarten Teilen geformt sind. Die Abzugsöffnungen 229 können weiterhin durch eine Mehrzahl von Entlüftungswegen 225a geboten werden, welche in der Formfläche 225 (15 und 19) ausgeformt sind. Die Entlüftungswege 225a beinhalten vorzugsweise eine Mehrzahl radial beabstandeter Nuten, welche sich von der inneren Leitungsabzweigung 224 zu dem äußeren Umfang der starren Form 219 ausdehnen. Diese Nute auf der Formfläche bieten der Luft, welche zur Kühlung der erhitzten Platte 20 verwendet wird, Passagen zum Entweichen aus dem Bereich zwischen der starren Form 219 und der Membran 233. Selbstverständlich gibt es zahlreiche Möglichkeiten, Entlüftungswege oder Abzugsöffnungen zu formen oder anzulegen.
Wie bei der Vorrichtung 10 zum Biegen wird die Glasplatte 20 zunächst erhitzt, so dass sich die Platte 20 in einem formfähigen Zustand befindet, z.B. vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen etwa 538 und 677 Grad Celsius (1000 und 1250 Grad Fahrenheit), bevor die Platte in der Vorrichtung 210 zum Biegen und Aushärten positioniert wird. Die Luft, welche von der Leitungsabzweigung 224 zu der Platte gelenkt wird, liegt vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen circa 21 und 43 Grad Celsius (70 und 110 Grad Fahrenheit). Stärker wird bevorzugt, wenn sich die Temperatur der Luft in einem Bereich von etwa 21 bis 32 Grad Celsius (70 bis 90 Grad Fahrenheit) befindet. Überdies dauert der Aushärtungszyklus, also der Zeitraum, während dessen die Luft auf die Platte gelenkt wird und die Platte entweder von der starren Formeinheit oder der anpassungsfähigen Presseinheit berührt wird, vorzugsweise etwa 5 bis 20 Sekunden. Stärker bevorzugt wird jedoch, wenn der Aushärtungszyklus in einer Spanne von 7 bis 15 Sekunden abläuft. Beim Kühlen einer Glasplatte kühlen die Außenhaut oder -flächen der Platte schneller als die innere Schicht oder das Innere der Platte. Demzufolge werden die Außenflächen unter Druck gesetzt, wohingegen die innere Schicht oder das Innere der Platte unter Zugspannung gesetzt wird, was die Glasplatte aushärtet. Um die Kante der Platte auszuhärten, wird die Kante der Platte mit einer schnelleren Geschwindigkeit als die Mittelteile der Platte gekühlt, was eine Kompressionskraft an der Kante der Glasplatte herbeiführt, welche Spannungsbruch verhindert und die Zerbrechlichkeit der Plattenkante vermindert.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in den 16–18 dargestellt ist, wird die Leitung 226 von einem flexiblen Halter 330 gehalten, wie z.B. einem Kabel. Wie 17 und 18 am besten verdeutlichen, presst die Membran 233 gegen die Leitungsabzweigung 224, wenn die flexible anpassungsfähige Membran 233 der Presseinheit 216 ausgedehnt ist und gegen die Platte 20 presst. Da die Halter 330 verhältnismäßig flexibel sind, hat die Leitung 226 die Möglichkeit, sich näher an die Formfläche zu bewegen 225, während sich die Membran 233 an die Form der Leitung 226 anpasst.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in 19 dargestellt ist, werden die Kanten der Platte 20 durch eine externe Leitungsabzweigung 324 für Luft ausgehärtet. Diese externe Leitungsabzweigung 324 enthält ein ringartiges röhrenförmiges Teil 326 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 328. Das ringartige Teil 326 hat einen quadratischen, rechteckigen oder sonstigen röhrenförmigen Querschnitt und ist an die Kühlplatte 26 geschweißt oder in anderer Art daran befestigt. Auf diese Weise erstreckt sich das ringartige röhrenförmige Teil 326 um den äußeren Umfang der starren Form 219 und liegt außerhalb des Wegs der anpassungsfähigen Presseinheit 216. In dem erläuterten Ausführungsbeispiel ist die externe Leitungsabzweigung 324 an der Kühlplatte 26 befestigt, aber die externe Leitungsabzweigung 324 kann selbstverständlich auch an den Pressrahmen geschweißt oder in anderer Weise daran befestigt sein. Luft wird zu dem röhrenförmigen Teil 326 mittels des Rohrs 324a gelenkt, was von einem Ventil 324b und einem Steuerungssystem 21 reguliert wird. Von den Öffnungen 328 der Leitung 326 wird Luft zu Kanten 20a der Platte 20 durch eine Umlenkplatte 332 gelenkt, welche sich in einer Weise nach unten und nach innen erstreckt, dass ihr Endteil im allgemeinen parallel zu der Formfläche 225 der starren Form 219 verläuft, um die Luft, welche aus den Öffnungen 328 strömt nach innen zwischen die starre Form 219 und die anpassungsfähige Presseinheit 216 umzuleiten, während die anpassungsfähige Presseinheit 216 die Platte 20 auf die starre Form 219 presst und walzt.
Die Umlenkplatte 332 erstreckt sich vorzugsweise zwischen der starren Form 219 und der anpassungsfähigen Membran 233, so dass die anpassungsfähige Membran 233 gegen die Platte 20 und über die distalen Teile der Umlenkplatte 332 walzt, wenn sich die Presseinheit 216 in Richtung der starren Form 219 bewegt. In Fällen, in denen die Umlenkplatte 332 von der Membran 233 bedeckt ist, enthält die Umlenkplatte 332 vorzugsweise eine Mehrzahl von Durchlässen 332a, um der Luft die Möglichkeit zu geben, aus dem Bereich zwischen der starren Form 219 und der anpassungsfähigen Presseinheit 216 zu entweichen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die starre Formfläche 225 Entlüftungswege 225a beinhalten, damit die Luft aus dem Bereich zwischen der starren Form 219 und der anpassungsfähigen Presseinheit 216 abgeführt wird. Bei dieser Anwendung sind die Entlüftungswege 225a durch mindestens eine umlaufende oder ringartige Luftpassage 225b (15) untereinander verbunden. Wenigstens ein Entlüftungsweg 225a oder eine ringartige Luftpassage 225b ist hinsichtlich der Öffnung 219a so positioniert und angeordnet, dass die Entlüftungswege 225a und die ringartige Luftpassage 225b in Fluidverbindung mit dem Durchgang 219b der starren Form 219 stehen. Auf diese Weise wird der Durchgang 219b gebraucht, um die Luft aus dem Bereich zwischen der starren Form und der Membran 233 mittels des Ventils 80 an die Umgebung abzuführen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel formen die Entlüftungswege 225a und die ringartige Luftpassage 225b eine Leitungsabzweigung für Luft auf der Formfläche der starren Form 219, um Luft zu der Platte 20 und den Kanten 20a der Platte 20 zu lenken und dadurch die Platte 20 auszuhärten. Der Fluss von Luft von den Entlüftungswegen 225a und der ringartigen Luftpassage 225b ist durch das Ventil 80 steuerbar. Die Anzahl der Luftpassagen 225a und 225b, die Anzahl der Durchgänge 219b und die Größe der Nuten, welche die Luftpassagen formen, können zwecks Regulierung des Luftflusses zu der Platte 20 vergrößert oder verkleinert werden. Aus den vorangehenden Erläuterungen ergibt sich selbstverständlich, dass unter Verwendung der vorliegenden Erfindung die Kantenaushärtung der Platte 20 mittels Luft durch jedwedes der oben beschriebenen Merkmale oder einer Kombination daraus erreicht werden kann.
Die folgenden Ausführungen nehmen Bezug auf 22–24 und 28. Kontaktaushärtung lässt sich durch eine Abdeckung 254 auf der starren Form 219 ausführen, welche an der Form 219 durch ein Band oder eine Klemme 217 befestigt ist, welche(s) um den Umfang der starren Form 219 verläuft. Die Abdeckung 254 enthält vorzugsweise ein dünnes, hochleitfähiges Material und/oder ein Material mit einer hohen Wärmekapazität wie ein flexibles Edelstahlgewebe. Größerer Vorzug wird jener Abdeckung 254 gegeben, welche ein Glasfasergewebe nach Ausführung 7628 mit einer Stärke von etwa 0.0254 cm (0.010 in.) von Burlington Glass Fabrics Co., Rockliegh, New Jersey enthält. Durch Abdecken der starren Form 219 oder der starren Formeinheit mit einer hochwärmeleitfähigen Abdeckung und/oder einer Abdeckung mit einer hohen Wärmekapazität, wird auf der Vorrichtung 210 zum Biegen und Aushärten eine beachtliche Spannung in dem gebogenen Glas erzielt, um die Kontaktaushärtung oder die Wärmehärtung der Platte 20 zu beeinflussen, während die Platte 20 von der anpassungsfähigen Presseinheit 216 gegen die starre Formeinheit 212 gewalzt wird.
Die Abdeckung 254 kann auch eine Mehrzahl von Einsätzen 254a aus einem hochwärmeleitfähigen Material enthalten, wie Silber, Kupfer, Aluminium, Molybdän, Uran, Titan, Stahl, Metalllegierungen, Diamant, Verbundstoffe, Bor Nitrat oder dergleichen mit einem Wärmeleitkoeffizienten im Bereich von ungefähr 17.3 bis 865 W/(m·m.K/m)(10 bis 500 BTU/hr.ft. Grad Fahrenheit) und einer Wärmekapazität in einem Bereich von etwa 5.3 bis 5380 J/(m·m·m.K)(0.1 bis 100 BTU/ft·ft·ft Grad Fahrenheit). Stärker bevorzugt wird, wenn jeder der Einsätze 254a über einen Wärmeleitkoeffizienten in einem Bereich von etwa 52 bis 519 W/(m·m.K/m)(30 bis 300 BTU/(hr.ft. Grad Fahrenheit) verfügt. Am stärksten bevorzugt wird, wenn jeder der Einsätze 254a einen Wärmeleitkoeffizienten in einem Bereich von circa 80 bis 427 W/(m·m.K/m) (46 bis 247 BTU/(hr.ft. Grad Fahrenheit) und eine Wärmekapazität im Bereich von circa 1613 bis 3763 J/(m·m·m.K.)(30 bis 70 BTU/ft·ft·ft. Grad Fahrenheit) hat. Die Einsätze 254a sind vorzugsweise in die Abdeckung 254 imprägniert oder geformt, um den Wärmetransfer von der Platte 20 zu der starren Form 219 zu vergrößern und dadurch die Kontaktaushärtung der Platte 20 weiter zu beeinflussen. Die Einsätze 254 beinhalten beispielsweise Aufbewahrungsorte für Puder, Fasern oder dergleichen des bereits oben erwähnten hochwärmeleitfähigen Materials, welches in einem Grundsubstrat suspendiert ist, wie in z.B. Silikonkautschuk, oder feste Streifen oder Stücke des hochleitfähigen Materials. Dies sind nur wenige Beispiele für die verschiedenen Formen, die Einsätze 254a annehmen können, und sie dienen nicht dazu, die Art von Einsätzen, welche verwendet werden können, einzuschränken. Wie 23 am deutlichsten zeigt, kann die Dichte der Einsätze 254a um den Umfang der Abdeckung 254 verstärkt werden und nach dem peripheren Bereich der Platte 20 ausgerichtet werden, um die Geschwindigkeit des Wärmetransfers von den Kanten 20a der Platte 20 zu der starren Form 219 zu erhöhen und dadurch die Kontaktaushärtung der Kanten der Platte 20 zu beeinflussen.
Als Zusatz oder als Alternative dazu kann die Abdeckung 254, wie in 24 gezeigt, eine Mehrzahl von Öffnungen 254b enthalten, um die Luft zu der erhitzten Platte 20 zu lenken. Wie 22 am deutlichsten zeigt, wird die kleine Öffnungen aufweisende Abdeckung 254 von Luft durchflutet, welche durch den Durchlass 219a und den Durchgang 219b in der starren Form 219 von der Luftversorgung P der Anlage geliefert wird. Selbstverständlich kann die Luft auch aus anderen Quellen zugeführt oder von diesen verarbeitet werden, beispielsweise mittels einer Befeuchtungseinrichtung zur Abgabe von Feuchtigkeit in die Luft. Während die Abdeckung 254 durchflutet wird, lenken die Öffnungen 254b in der Abdeckung 254 Luft zu der Platte 20. Wiederum können sich um den Umfang der Abdeckung 254 eine größere Zahl Öffnungen 254b verteilen oder konzentrieren, um mehr Kühlluft zu den Kanten 20a der Platte 20 (24) zu lenken und dadurch die Platte 20 an den Kanten mittels Druckstrahlung aushärten. Zwecks Abgabe der Luft, welche in diesem Aushärtungsprozess verwendet wird, kann die anpassungsfähige Presseinheit 216 angehalten werden, unmittelbar bevor die Platte 20 vollständig von der Membran 233 umschlossen ist. Es besteht die Alternative, die anpassungsfähige Presseinheit 216 gegen die Platte 20 zu pressen, bis die Platte 20 vollständig durch die Membran 233 bedeckt und umschlossen ist, worauf sie leicht gesenkt wird, um Luft zu erlauben, zwischen der starren Form 219 und der Membran 233 zu entweichen. Wiederum können, wie zuvor beschrieben, Entlüftungswege auf der starren Form 219 geformt sein.
Die starre Form 219 ähnelt in ihrer Konstruktion der starren Form 19 und beinhaltet vorzugsweise eine solide Aluminiumform mit einer glatten, äußeren Formfläche 225, auf welche die erhitzte starre Platte 20 von der anpassungsfähigen Presseinheit 216 gepresst und gewalzt wird. Gleich der Form 19 kann die starre Form 219 eine männliche Form mit einer konvexen Formfläche, eine weibliche Form mit einer konkaven Formfläche oder einer Misch- oder komplexen Formfläche enthalten. Überdies kann die starre Form 219 eine äußere Schicht eines hochwärmeleitfähigen Materials enthalten, wie Silber, Kupfer, Aluminium, Molybdän, Uran, Titan, Stahl, Metalllegierungen, Diamant, Verbundstoffe, Bor Nitrat oder dergleichen, um den Wärmetransfer von der erhitzten Platte 20 zu der starren Form 219 zu erhöhen und dadurch die Kontaktaushärtung der Platte 20 zu beeinflussen. Darüber hinaus kann die starre Form 219 eine solide Silber- oder Kupferform beinhalten. Da diese Formen jedoch sündhaft teuer sind, empfiehlt sich Auftragsschweißen als die bessere Alternative. Ähnlich der Abdeckung 254 lässt sich die starre Form 219 so anpassen, dass sie zwecks Beeinflussung der Kantenaushärtung eine größere Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität an dem peripheren Teil der starren Form aufweist, welchen der Umfang der Platte 20 während des Biegens berührt. Dadurch, dass die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität der starren Form an deren Umfang erhöht werden, können die Kanten 20a der Platte 20 mit der gleichen Geschwindigkeit oder schneller als die Mittelteile der Platte gekühlt werden, um dadurch die Platte 20 auszuhärten. Ein Schlüssel zum Erhalt einer gut ausgehärteten oder wärmegehärteten Glasplatte ist das wirkungsvolle Kühlen der Kante, um dadurch eine Druckkraft oder -spannung auf der Glaskante herbeizuführen. Wie zuvor beschrieben ist an der Kante eine Druckspannung wünschenswert, um einem Spannungsbruch vorzubeugen und die Zerbrechlichkeit der Kante infolge Einwirkung zu verringern.
Im folgenden wird auf 20 Bezug genommen, in welcher ein weiteres Ausführungsbeispiel der starren Form dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die starre Form 319 einen Einsatz 319c enthalten, welcher dem Umfang der Platte 20 nach ausgerichtet ist, um den Wärmetransfer von den Kanten 20a der Platte 20 zu der starren Form 319 zu erhöhen. Bei dem Einsatz 319c handelt es sich vorzugsweise um einen ringartigen Einsatz in der Art, dass der Einsatz den Umfang der Glasplatte in der Formvorrichtung umgibt. Der Einsatz 319c verläuft um den Umfang der Formfläche der starren Form, ist in einer entsprechenden Nut 319d positioniert, welche in der starren Form 319 angelegt ist, und kann in der Nut 319d mit einem Klebstoff, wie z.B. Dow Corning 732, angeklebt werden. Natürlich kann der Einsatz 319c ein einzelnes Materialstück oder eine Mehrheit separater Materialstücke beinhalten, welche angrenzend aneinander aufgereiht sind, um einen im wesentlichen kontinuierlichen Einsatz zu bilden. Überdies kann der Einsatz 319 einen diskontinuierlichen Einsatz mit einer Mehrzahl von separaten Einsätzen beinhalten, welche in einer Mehrzahl separater Nuten, welche um den Umfang der starren Form 319 ausgeformt und positioniert sind, um sich entlang dem Umfang der Platte 20 aufzureihen. Wie 20 am besten verdeutlicht, steht der Einsatz 319c von der Formfläche 325 der starren Form 319 um eine Strecke im Bereich zwischen ungefähr 0 cm und 0.18 cm (0 und 0.07 in.) vor. Wenn die Platte 20 gegen die starre Form 319 gewalzt und gepresst wird, schlägt sich so der Einsatz 319c um die Kanten 20a und berührt dadurch die Kanten 20a der Platte 20 während des Biege- und Aushärtungsprozesses, um die Kanten 20a durch Kontakt auszuhärten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der starren Form, welche in 21 dargestellt ist, enthält die starre Form 419 einen Einsatz 419c mit einem T-förmigen Querschnitt und einem Paar Flansche 419f. Der Flansch 419f harmoniert mit einer T-förmigen Nut 419d, welche in der starren Form 419 angelegt ist, um dadurch den Einsatz 419c mechanisch darin zu halten. So lässt sich der Einsatz 419c einführen und ohne Klebstoff mechanisch in der Nut 419d festhalten.
Damit bei diesen Ausführungsformen eine Kontaktaushärtung erzielt wird, besitzen die Einsätze 319c, 419c einen höheren Wärmeleitkoeffizienten und eine höhere Wärmekapazität als die jeweiligen Formflächen der starren Formen 319, 419, so dass die Einsätze 319c, 419c die Kanten 20a der Platte 20 berühren und dadurch die Kanten 20a kühlen, wenn die Membran 233 die Platte 20 auf die starre Form 319 oder 419 presst und walzt. In Fällen, in denen eine verstärkte Kantenaushärtung erwünscht ist, können die Einsätze 319c, 419c so ausgelegt werden, dass sie die Kanten 20a mit schneller kühlen als den Mittelteil der Platte 20.
Vorzugsweise beinhalten die Einsätze 319c, 419c ein offenporiger Schwamm aus Silikon, welcher bei CHR Industries, Rolling Meadows, IL erhältlich ist. Bei dieser Anwendung sind die porösen Einsätze 319c, 419c mit einem Fluid, wie z.B. mit Wasser, getränkt, welches bei Kontakt mit den Kanten 20a der Platte 20 verdampft, wodurch es Wärme von den Kanten 20a der Platte 20 nimmt. Vorzugsweise wird das Fluid zu dem Einsatz und zu der Glasplatte mit einer Temperatur unterhalb seiner Verdampfungstemperatur gebracht. Die Verdampfungswärme lässt sich variieren, um die Kühlgeschwindigkeit unter Verwendung von Fluidlösungen wie Wasser und Alkohol zu erhöhen oder zu verringern. Außerdem kann das Fluid enthaltende Material der Einsätze, beispielsweise der Schwamm, mit einer dünnen Membran wie KEVLAR^® versiegelt werden, so dass es sich an die Kanten 20a der Platte 20 anpasst und das Fluid verdampfen lässt, um die Wärme von den Kanten 20a zu nehmen, während die KEVLAR^® Membran kühl bleibt.
Wie 20 und 21 am deutlichsten zeigen, enthält jede der starren Formen 319, 419 jeweils einen Durchgang 319b, 419b, welcher sich so gestalten lässt, dass er Fluid zu den jeweiligen Einsätzen bringt. Der Durchgang 319b bringt Fluid zu dem Einsatz 319 durch ein einziges Gate. Wie in 21 dargestellt, kann jedoch Fluid zu dem Einsatz durch eine ringartige Leitungsabzweigung 420 gebracht werden, welche im Innern innerhalb der starren Form 419 geformt ist. Die ringartige Leitungsabzweigung 420 in dem erläuterten Ausführungsbeispiel beinhaltet vorzugsweise ein oder mehrere Gates. Wenn die Einsätze 319c, 419c die erhitzte Platte 20 berühren und das Fluid in den Einsätzen Wärme von der Platte 20 absorbiert und infolgedessen verdampft, werden die Einsätze 319c, 419c fortlaufend wieder mit Fluid mittels des jeweiligen Durchgangs 319b oder 419b aufgefüllt. Für die weitere Beschreibung der starren Form der Vorrichtung 210 gilt selbstverständlich, dass die Details und die Beschreibungen, welche im Hinblick auf die starre Form 219 gegeben werden, gleichermaßen auf die starren Formen 319 und 419 anwendbar sind.
Ähnlich der anpassungsfähigen Presseinheit 16 enthält die anpassungsfähige Presseinheit 216 die flexible Membran 233, welche so ausgeführt ist, dass sie die Platte 20 gegen die starre Form 219 presst. Wie 15–17 am deutlichsten zeigen, erstreckt sich die flexible, anpassungsfähige Membran 233 über den Umfang 234a eines offenen Endes 234 des Rahmens 227 und ist daran durch ein ringartiges Klemmelement oder eine Klemme 235 befestigt, welches) vorzugsweise an den gesamten Umfang der zylindrischen Wand 228 geschweißt ist. Die Membran 233 kann ähnlich der Membran 33 ein Material aus Silikonkautschuk enthalten und funktioniert wie ein Diaphragma, welches sich in das offene Ende 234 des Rahmens 227 hinein und daraus hervor als Reaktion auf den Druck biegt, welchen das Fluid 38 in der Kammer 236 beaufschlagt. In ihrer ausgedehnten Position nimmt die Membran 233 eine konvexe obere Außenfläche 240 an, um die Platte 20 auf die starre Form 219 zu walzen. Als Alternative dazu kann die Membran 233 eine konkave obere Außenfläche annehmen, um gegen die Platte 20 zu walzen. Die konkave obere Außenfläche der Membran 233 ist insbesondere anwendbar beim Biegen und/oder Aushärten einer vorgebogenen erhitzten Glasplatte. Wie noch beschrieben wird, kann dem Vorbiegen von Platten bei manchen Anwendungen der Vorzug gegeben werden, wie dies z.B. bei dünnen Glasplatten der Fall ist. Stärker bevorzugt wird, wenn die Membran 233 ein Edelstahlgewebe, welches unter der Bezeichnung Bekitherman FAS800-3166N.V. bei Bekaert S. A. Zwevegen, Belgien erhältlich ist, mit einer Unterlage aus Teflon beschichtetem Glasgewebe beinhaltet, welches unter der Artikelnummer 100-6TA oder 100-60R erhältlich ist. Der Block stammt von Greenbelt Industries Inc., Buffalo, New York. Hinsichtlich weiterer Details über Funktionsweise und andere bevorzugte Zusammenstellungen, Eigenschaften und Stärken wird auf Membran 33 Bezug genommen. Überdies wird die flexible Membran 233 ebenso wie Membran 33 durch Fluid 38 gekühlt.
In dem nun erwähnten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Fluid 38 durch einen externen Wärmetauscher 280 (14) gekühlt, und die Kühlspiralen, welche in anderen Ausführungsbeispielen der oben beschriebenen Presseinheit (16, 116) verwendet werden, können entfallen. Das Fluid 38 wird mittels einer Pumpe 282, welche durch das Ventil 284 und das Steuerungssystem 21 reguliert wird, aus der Kammer 236 durch das Abflussrohr 274a zu dem Wärmeaustauscher 280 gepumpt. Dann wird das Fluid 38 von dem Wärmeaustauscher 280 an die Kammer 236 mittels eines Rückflussohrs 274b zurückgegeben. Die Zirkulation des Fluids 38 mittels des Wärmeaustauschers 280 erhöht die Kühlgeschwindigkeit der Membran 233 und darauf die der Platte 20. Vorzugsweise muss entweder die Durchflussgeschwindigkeit oder die Systemgestaltung dazu in der Lage sein, das nicht kompressible Fluid unter einer Temperatur von 37.8 Grad Celsius (100 Grad Fahrenheit) zu halten. Die Kühlkapazität variiert mit der Größe und der Gestaltung der Vorrichtung zum Biegen. Alternativ kann ein interner Wärmeaustauscher, wie z.B. die Kühlspiralen 74, welche im Bezug auf die Biegevorrichtungen 10 und 110 beschrieben sind, in der Kammer 236 positioniert werden, um das Fluid 38 und die Membran 233 zu kühlen.
Ähnlich der starren Form 219 beinhaltet die flexible, anpassungsfähige Membran 233 vorzugsweise eine Abdeckung 264 (15–18, 25 und 27), um den Wärmetransfer von der Platte 20 durch die Membran 233 zu dem Kühl- und Druckfluid 38 zu erhöhen. Vorzugsweise ähnelt die Abdeckung 264 in ihrem Material oder in ihrer Konstruktion der Abdeckung 254 und beinhaltet ein Glasfasergewebe, das in Ausführung 7628 von Burlington Glass Fabrics Co., Rockliegh, New Jersey angeboten wird und dessen Stärke in einem Bereich von 0.020 cm bis 0.030 cm (0.008 bis 0.012 in.) liegt. Den größten Vorzug wird einem Glasfasergewebe mit einer Stärke von ungefähr 0.025 cm (0.010 in.) gegeben. Ähnlich der Abdeckung 254 kann die Abdeckung 264 eine Mehrzahl von Einsätzen 264a aus einem hochwärmeleitfähigen Material enthalten, wie Silber, Kupfer, Aluminium, Molybdän, Uran, Titan, Stahl, Metalllegierungen, Diamant, Verbundstoffe, Bor Nitrat oder dergleichen, welche einen Wärmeleitkoeffizienten im Bereich von ungefähr 17.3 bis 865 W/(m·m.K/m)(10 bis 500 BTU/(hr.ft. Grad Fahrenheit)) und eine Wärmekapazität im Bereich von etwa 5.3 bis 5380 J/(m·m·m.K)(0.1 bis 100 BTU/ft·ft·ft Grad Fahrenheit) aufweist. Stärker bevorzugt wird, wenn jeder Einsatz 264a einen Wärmeleitkoeffizienten in einem Bereich von ungefähr 52 bis 519 W/(m·m.K/m)(30 bis 300 BTU/(hr.ft.Grad Fahrenheit)) hat. Den größten Vorzug erhalten Einsätze 264a mit einem Wärmeleitkoeffizienten in einem Bereich von ungefähr 80 bis 427 W/(m·m.K/m)(46 bis 247 BTU/(hr.ft.Grad Fahrenheit)) und einer Wärmekapazität im Bereich von etwa 1613 bis 3763 J/(m·m·m.K)(30 bis 70 BTU/ft·ft Grad Fahrenheit).
Ähnlich den Einsätzen 254a können die Einsätze 264a in die Abdeckung 264 imprägniert oder in ihr geformt werden, um den Wärmetransfer von der Platte 20 durch die Membran 233 zu dem Fluid 238 (25) zu erhöhen. Wie 25 am deutlichsten zeigt, lässt sich die Dichte der Einsätze 264a um den Umfang der Abdeckung 264 erhöhen, welche sich nach dem peripheren Teil der Platte 20 ausrichtet, um die Geschwindigkeit des Wärmetransfers von den Umfangskanten 20a der Platte 20 zu der Membran 233 zu erhöhen und dadurch die Umfangkanten 20a der Platte 20 zu kühlen und durch Kontakt auszuhärten. So wird die Wärme schnell von den Kanten 20a der Platte 20 mittels eines hochleitfähige Materials genommen und zu dem Fluid 38 transferiert, welches vorzugsweise Wasser enthält und ein gutes Medium für den Wärmetransfer abgibt. Am stärksten wird bevorzugt, wenn die Abdeckung eine dünne Schicht aus hochleitfähigem Material bietet, welches zusammen mit dem Wasser die Wärme rasch aus der Platte 20 zieht.
Als Zusatz oder Alternative dazu kann die Abdeckung 264 eine Mehrzahl von Poren oder Öffnungen 264b (26) enthalten. In diesem Fall wird die Abdeckung 264 vorzugsweise von Luft durchflutet, welche von einer Leitung 265 (14 und 15), wie z.B. einem Rohr oder einem flexiblen Schlauch, von der Luftversorgung P der Anlage geliefert und durch ein Ventil 266 und ein Steuerungssystem 21 reguliert wird. Während die Abdeckung 264 durchflutet wird, lenken die Öffnungen 264b Luft zu der Platte 20. Wiederum kann die Verteilung oder die Konzentration der Öffnungen 264b um den Umfang der Abdeckung 264 größer sein, um mehr Kühlluft auf den peripheren Teil 20a der Platte 20 als auf die Mittelteile der Platte zu lenken und damit auf die Luftaushärtung der Platte 20 Einfluss zu nehmen. Bei einigen Anwendungen, bei denen mit den Abdeckungen 254 und 264 eine ausreichende Kühlung der Kanten der Platte 20 erreicht wird, kann die Leitungsabzweigung 224 oder 324 entfallen.
Wo die Leitungsabzweigung 224 oder 324 weggelassen wird, erstrecken sich die flexible Membran 233 und die Abdeckung 264 über die volle Breite der Platte und schlagen sich um die Kanten 20a der Platte 20, so dass die Platte 20 im wesentlichen von der Membran 233 und der Abdeckung 264 umgeben ist, während die Membran 233 und die Abdeckung 264 die Platte 20 gegen die starre Form 219 drücken und walzen. Wie unter Bezugnahme auf die starre Form 219 beschrieben, können Luftpassagen auf der Formfläche 225 geformt sein, um die Luft von dem Bereich zwischen der starren Form 219 und der Membran 233 abzulassen. Wo die starre Form 219 Entlüftungswege 225a beinhaltet, dringt die Luft durch die Abdeckung 254, damit sie durch die Entlüftungswege 225a entlüftet oder abgelassen wird. Da die Abdeckung 254 in den meisten ihrer Ausführungsformen im allgemeinen porös ist, fließt die Luft uneingeschränkt durch die Abdeckung 254 hin und her.
Wie zuvor erläutert, wird der Begriff der Druckbestrahlung einer Platte 20 in seinem weitesten Sinne verwendet. Die Ausführung von Druckstrahlung kann durch Lenken von Luft oder eines Gases erfolgen, wie z.B. Stickstoff, Kohlendioxid und gasförmige Flüssigkeiten. Gasförmige Flüssigkeiten, wie z.B. Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, Luft-„Nebel", Niedrigtemperaturdampf und anatomisierte Flüssigkeiten, kühlen das Glas beispielsweise schneller als ein Gas oder Luft mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt. Da Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt dazu neigt, die Platte 20 schneller zu kühlen, wird Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt zur Druckstrahlung beim Biegen und Aushärten dünnerer Glasplatten bevorzugt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Aushärten und Biegen einer Platte 20 können periphere Kanten 20a der Platte 20 mit einem Abdeckmaterial wie z.B. Edelstahl abgedeckt werden, welches während des Erhitzens unmittelbar auf die Kanten 20a der Platte 20 angewendet wird, so dass die Temperatur der Plattenkanten unter jener der Mittelteile der Platte 20 bleibt. Auf diese Weise wird von Beginn an ein Differential bei der Kantenkühlung im Bezug auf den Mittelteil der Platte erzielt.
Als Alternative dazu kann die Platte 20 mittels Vor-Biegen gebogen werden, bevor die Schritte der Kontaktaushärtung der Vorrichtung zum Biegen und Aushärten erfolgen. Als ein Ergebnis wird im Aushärtungsprozess die mechanische Spannung des Biegens beseitigt. Beim Vor-Biegen kommen verschiedene Ausführungsweisen in Frage. Beispielsweise wird in der letzten Wärmezone des Ofens eine Form mit einer Formfläche während der finalen Erhitzungsphase angehoben, so dass das Glas unter der Einwirkung der Gewichtskraft in oder auf die Form heruntersinkt. Diese Methode ist unter der Bezeichnung Slump-Bending bekannt. Besitzt die Form ein Profil, das sich mit jenem der starren Form 19, 119, 219, 319 oder 419 ergänzt, ist das Biegen fast geleistet, und die damit verbundene mechanische Spannung wird während der letzten Press- und Aushärtungsphase beinahe beseitigt. In einem anderen Vor-Biegeverfahren wird eine Form, welche eine untere Formfläche mit Vakuumlöchern besitzt, in den Ofen gesenkt, um das Glas an der unteren Oberfläche der Form vorzuformen. Das Glas wird somit zu der Form hochgehoben und an die untere Formfläche durch ein Vakuum angepasst. In diesem Zusammenhang wird auf U.S. Patent Nr. 4,859,225 hinsichtlich eines Beispiels für Vakuum-Formgebung Bezug genommen.
Wie zuvor beschrieben, wird die starre Form 219 von einem Pressrahmen 18 auf einer Kühlplatte 26 gehalten. Diese Kühlplatte beinhaltet vorzugsweise eine Metallplatte, z.B. aus Aluminium, mit einer Mehrzahl von nicht dargestellten transversalen Passagen, um den Fluss des Kühlfluids durch die Platte 26 zu leiten, welche die starre Form 219 durch Wärmeleitung kühlt. Selbstverständlich lässt sich der Grad der Kühlung durch Vergrößern der Anzahl der Passagen, Verändern der Temperatur des Kühlmittels und/oder Verstärken des Flusses des Kühlfluids durch die Passagen variieren, um dadurch die Kühlung der Platte 20 zu erhöhen. Des weiteren enthält die oben beschriebene Vorrichtung 210 zum Biegen und Aushärten eine Mehrzahl von Komponenten zum Kühlen und Aushärten der Platte 20. Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich die Aushärtung allein durch Kontaktaushärtung erreichen, wie z.B. mit Hilfe der Einsätze 319c oder 419c und/oder der Abdeckungen 254 und 264. Darüber hinaus kann die Aushärtung oder das Härten durch die Kombination von Luft- und Kontaktaushärtung erzielt werden, wie z.B. durch die Kombination von Leitungsabzweigung 224 oder 324 für Luft und flexibler Blase 233 und/oder Abdeckungen 254 und 264. Es versteht sich von selbst, dass sich diese Komponenten zur Durchführung des Biegens und des Aushärtens der Platte 20 in vielfältigen Kombinationen verwenden lassen, ohne dabei von dem Gebiet dieser Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende Erfindung ist nutzbringend für eine Vielzahl von Anwendungen. Beispielsweise lassen sich etliche Glassubstrate in der hierin erläuterten Form biegen und aushärten/härten. Derartige Glassubstrate können durchaus spezielle Glassubstrate einschließen, wie die ultraviolett absorbierenden und/oder getönten Substrate, die in US Patent Nr. 5,239,406 beschrieben sind.
Ferner lassen sich beschichtete Glassubstrate simultan biegen aushärten oder härten. Beispielsweise eignen sich Substrate mit Blendschutzbeschichtung und Antireflexbeschichtung zur Verwendung als blendfreie Scheiben auf Kathodenstrahlröhren-Displays (CRT – cathode ray tube) und dergleichen. Derartige beschichtete Substrate sind in dem US Patentantrag mit der Serien-Nr. 08/708,803 beschrieben, welcher am 9. September 1996 gestellt wurde.
Ferner finden biegsame/aushärtungsfähige Funktionsbeschichtungen Anwendung, wie das beschichtete Substrat für Elementhalbleiter (welches z.B. eine Schicht aus Silicium oder Silicium/Silicium-Dioxid/Silicium Mehrschichten zur Bildung reflektierender Substrate trägt). Die Offenbarung erfolgte in US Patent Nr. 5,535,056.
Ferner ist ein biegsames durchsichtiges leitfähiges beschichtetes Substrat wie ein Glassubstrat in Gebrauch, welches mit einer Beschichtung aus (z.B. mit Antimon oder Fluor) dotiertem Zinnoxid oder mehreren Schichten versehen ist, welche aus einem dotierten Zinnoxid mit anti-irisierenden Eigenschaften bestehen. Nach Wunsch lassen sich geeignete, mit Zinnoxid beschichtete Substrate im Handel als „TEC-Glass"-Produkte bei Libbey-Owens-Ford Co., LOF Glass Division, Toledo, Ohio erwerben. Die „TEC-Glass"-Produkte, welche bei Libbey-Owens-Ford Co. erhältlich sind, werden durch ein on-line CVD-Verfahren hergestellt. Auf pyrolytische Weise lagert dieses Verfahren auf klares feuerpoliertes Glas eine mehrschichtige dünne Filmstruktur auf, welche eine mikroskopisch dünne Beschichtung aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid (welche eine feinkörnige gleichmäßige Struktur aufweist) mit zusätzlicher Unterbeschichtung aus dünnen Filmschichten enthält, die zwischen der Schicht aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid und dem darunter liegenden Glassubstrat angeordnet sind. Diese Struktur hemmt Farbreflexion und steigert die Lichtübertragung. Bei dem fertigen „TEC-Glas"-Produkt handelt es sich um eine nicht iridisierende Glasstruktur mit einer Opazität von circa 0.1% bis circa 5%; einem Plattenwiderstand innerhalb eines Bereichs von etwa 10 bis etwa 1000 Ohms per Square oder höher; einer Tageslichttransmission in einem Bereich von etwa 77% bis etwa 87%; einer Solartransmission innerhalb eines Bereichs von circa 64% bis circa 80%; und einer Infrarot-Reflexion mit einer Wellenlänge von ungefähr 10 μm innerhalb eines Bereichs von etwa 30% bis etwa 87%.
Die Produkte, welche unter Verwendung der Offenbarung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können, umfassen elektrochrom Spiegel, Fenster und Displays, wie sie in US Patent Nr. 5,910,854 beschrieben sind.
Nutzbringend ist es beispielsweise, das vordere Substrat (und wahlweise das hintere Substrat) auszuhärten/zu härten, welches bei gebogenen, laminierten elektrochrom Spiegeln, Fenstern und Geräten verwendet wird, bei denen ein vorderes gebogenes Substrat und ein hinteres gebogenes Substrat ein elektrochrom Medium in ihrer Mitte haben, wie dies in US Patent Nr. 5,910,854 beschrieben ist.
Ferner dient das simultane Biegen/Aushärten, wie es hierin ausgeführt ist, der wirtschaftlichen Fertigung von gebogenen, ausgehärteten Fenstern, die z.B. als Autoglas eingesetzt werden. Derartiges Biegen/Aushärten kann beispielsweise zur Formung von Fondfenstern und Ähnlichem für Fahrzeuge benützt werden und findet dort Anwendung, wo eine integrale Formung einer Dichtung und dergleichen stattfindet, wie dies in US Patenten Nr. 4,072,340; 4,139,234 und 5,544,458 beschrieben ist.
Mehrere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der vorangehenden Beschreibung hervor. Dadurch, dass ein anpassungsfähiges Pressteil geboten wird, entfällt die bei einer herkömmlichen Vorrichtung übliche zweite starre Formeinheit, womit auch die Probleme und Einschränkungen beseitigt werden, mit denen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Biegen und Aushärten mit einer zweiteiligen, starren Form behaftet sind. Überdies kann die sich anpassende Pressvorrichtung benützt werden, um Glasprodukte mit unterschiedlichen Stärken und Maßen zu biegen und auszuhärten. Bei der herkömmlichen zweiteiligen starren Formeinheit müssen beide starren Formen an Platten mit unterschiedlichen Stärken und Maßen spezifisch angepasst werden. Aufgrund der flexiblen, anpassungsfähigen Charakteristika des anpassungsfähigen Presselements, nimmt die starre Form keinen Schaden, wenn ein Fremdkörper aus Unachtsamkeit in der Biegevorrichtung zurückgelassen wird. Darüber hinaus bleibt beim Platzieren der erhitzten Platte zwischen der starren Form und dem anpassungsfähigen Presselement ein weit größerer Spielraum als bei der zweiteiligen starren Formvorrichtung. Bei einer herkömmlichen Vorrichtung und einem ebensolchen Verfahren muss die erhitzte Platte aus starrem Material präzise zwischen den beiden starren Formteilen positioniert werden; andernfalls kann die Platte brechen oder bedingt durch die erhöhte offset Erzeugung von Verwölbungen eine weitaus kleinere Qualitätsfläche aufweisen. Aus diesen Gründen macht die vorliegende Erfindung Schritte zur Prozesssteuerung und ihre entsprechenden Monitore oder Sensoren überflüssig, welche andernfalls zwecks Rückmeldung oder Input benötigt würden. Die Notwendigkeit einer präzisen Formausrichtung besteht nicht mehr; der beaufschlagte Druck ist während des Biegens gänzlich kontrollierbar und in einem radialen Sinne gleichmäßig; nach dem Biegen ist der Druck gleichmäßig im Raum verteilt.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen die Bereitstellung einer kombinierten Biege- und Aushärtungsvorrichtung, welche sich einsetzen lässt, um dünne Glasplatten zu biegen und auszuhärten, wie z.B. Glasplatten mit einer nominalen Stärke von unter 3 mm oder von 1,7 mm und weniger. Durch Biegen der erhitzten Glasplatte mit einem anpassungsfähigen Presselement kann eine Leitungsabzweigung für Luft zwecks Luftversorgung im Innern innerhalb der Biegevorrichtung positioniert werden, um das Biegen und das Aushärten des Glases verhältnismäßig simultan durchzuführen. Kontaktaushärtung und Kontaktbiegen werden erreicht durch Bereitstellung einer starren Form und eines anpassungsfähigen Presselements, welche ausgelegt sind, um eine höhere Wärmeleitfähigkeit als ihre jeweiligen peripheren Bereiche zwecks Berührung der Kante der Platte aufzuweisen, um dadurch die Kühlung der Kante zu erhöhen und ein Temperaturdifferential über der erhitzten Platte herbeizuführen, damit die Glasplatte ausgehärtet wird.
Während mehrere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, sind nun für Fachleute auf diesem Gebiet weitere Ausführungsmöglichkeiten offensichtlich. Beispielsweise können für die Membrane 33, 133 und 233 zahlreiche andere Materialien verwendet werden, vorausgesetzt, diese besitzen ausreichende Flexibilität und Stärke, um die Platte 20 an die jeweilige starre Form anzupassen. Darüber hinaus müssen die Membrane 33, 133 und 233 in der Lage sein, den hohen Temperaturen standzuhalten, welche mit dem Biegen einhergehen. Zahlreiche Fluids zur Kühlung und zur Druckbeaufschlagung können verwendet werden, um die Membrane 33, 133, 233 zu unterfluten und zu kühlen, um die gleiche Wirkung zu erzielen. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche hierin beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt sind, sind nicht dazu bestimmt, das Gebiet der Erfindung einzuschränken, welche durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Vorrichtung zum Biegen einer Platte (20) eines Materials, die auf einen formfähigen Zustand erhitzt ist, wobei die genannte Vorrichtung umfasst: eine Form (19) mit einer starren Formfläche (24), und ein anpassungsfähiges Presselement (33) zum Pressen der erhitzten Platte gegen die starre Formfläche, wobei die Vorrichtung aufgebaut und eingerichtet ist, um Bewegung des genannten anpassungsfähigen Presselements (33) in Richtung auf die genannte starre Formfläche (24) von einer Halteposition, in der das genannte anpassungsfähige Presselement von der genannten starren Formfläche beabstandet ist, zu einer Pressposition zu bewirken, in der die Materialplatte gegen die genannte starre Formfläche durch das genannte anpassungsfähige Presselement gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aufgebaut und eingerichtet ist, um die genannte Bewegung des genannten anpassungsfähigen Presselements (33) in Richtung auf die genannte starre Formfläche (24) von der genannten Halteposition zu der Anfangs- und Endpressposition zu bewirken, und die Vorrichtung ferner ein Steuermittel (21) zum Drücken des genannten anpassungsfähigen Presselements (33) einschließt, um eine allgemein konvexe Außenfläche (40) anzunehmen, bevor das genannte anpassungsfähige Presselement (33) sich zu der genannten Anfangspressposition bewegt, wobei die genannte konvexe Außenfläche (40) eine Pressfläche zum Pressen eines Teils der erhitzten Platte (20) definiert, wenn sich das genannte anpassungsfähige Presselement (33) aus der genannten Halteposition in die genannte Anfangspressposition bewegt, wobei sich die genannte Pressfläche (40) biegt, wenn sich das genannte anpassungsfähige Presselement aus der genannten Anfangspressposition zur genannten Endpressposition bewegt, wodurch das genannte anpassungsfähige Presselement (33) gegen die erhitzte Platte (20) walzt und dementsprechend die erhitzte Platte gegen die genannte starre Formfläche (24) walzt, um die erhitzten Platte an die Form der genannten starren Formfläche anzupassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das anpassungsfähige Presselement (33) ausgelegt ist, um die erhitzte Platte (20) von einem Mittelteil der erhitzten Platte zu ihrem Umfang zu walzen, oder umgekehrt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das anpassungsfähige Presselement (33) eine flexible Membran aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner einen Rahmen (27) mit einem offenen Ende aufweist, wobei der genannte Rahmen die genannte flexible Membran (33) hält, um sich über das genannte offene Ende auszudehnen, und die genannte flexible Membran ausgelegt ist, um sich zum Pressen und Walzen der erhitzten Platte (20) gegen die genannte starre Formfläche (24) in das genannte offene Ende des genannten Rahmens hinein und aus diesem heraus zu biegen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die genannte Steuerung (21) ein Drucksystem (22) einschließt, um die genannte flexible Membran (33) zum Pressen und Walzen der erhitzten Platte (20) aus dem genannten offenen Ende des genannten Rahmens heraus auszudehnen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die genannte flexible Membran (33) ausgelegt ist, um eine konvexe obere Oberfläche (40) anzunehmen, wobei das genannte Drucksystem eine Kammer (36) unter der genannten Membran und ein im wesentlichen nicht kompressibles Druckfluid (38) in der genannten Kammer zum Ausdehnen und Drücken der genannten flexiblen Membran in ihre konvexe Form aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, die ferner Mittel (74) zum Kühlen der genannten flexiblen Membran (33) einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die genannte Kammer (36) einen Körper (42) aus kompressiblem Fluid einschließt, um das genannte Fluid unter Druck zu setzten.
Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner einen Träger (14) zum Halten der erhitzten Platte (20) vor, während und nach Biegen aufweist, wobei der genannte Träger eine Haltefläche (54) einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die genannte Haltefläche (54) flexibel und ausgelegt ist, um die erhitzte Platte (20) vor Biegen im wesentlichen flach zu halten.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei bei der genannte Träger (14) einen Ringrahmen (50) und ein flexibles Gewebe (54) gehalten durch den genannten Ringrahmen aufweist, wobei das genannte flexible Gewebe die genannte Haltefläche für die erhitzte Platte bereitstellt, der genannte Ringrahmen einen Innenumfang einschließt, und das genannte flexible Gewebe ein Gewicht (68) angrenzend an den Innenumfang des genannten Ringrahmens hält, wodurch das genannte flexible Gewebe durch das genannte Gewicht gespannt wird, um eine allgemein ebene flexible Haltefläche zu bilden.
Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die genannte starre Formfläche (24) mindestens eine Wärmediskontinuität (19a) einschließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die genannte erhitzte Platte (20) Glas ist, und mindestens eins des genannten anpassungsfähigen Presselements (33) und der genannten starren Formfläche (24) zum Abkühlen der erhitzten Platte (20) aus Glas ausgelegt ist, wodurch die erhitzte Glasplatte ausgehärtet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der mindestens eins der genannte starren Formfläche (24) und des genannten anpassungsfähigen Presselements (33) eine Abdeckung (264) aufweist, wobei die genannte Abdeckung zum Kühlen der erhitzten Glasplatte ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die genannte Abdeckung (264) porös ist oder eine Mehrzahl von Öffnungen einschließt, wobei die genannte Abdeckung durch ein Gas aufgeblasen wird, und die genannte Abdeckung das Gas auf die erhitzte Platte (20) aus Glas richtet, wodurch die erhitzte Glasplatte gekühlt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die genannte Abdeckung (264) einen Umfangsbereich und einen Mittelbereich einschließt, wobei der genannte Umfangsbereich einen ersten Wärmeleitkoeffizienten und eine erste Wärmekapazität aufweist, der genannte mittige Bereich einen zweiten Wärmeleitkoeffizienten und eine zweite Wärmekapazität aufweist, wobei der genannte erste Wärmeleitkoeffizient und die genannte erste Wärmekapazität größer als der genannte zweite Wärmeleitkoeffizient bzw. die genannte zweite Wärmekapazität sind, um die äußere Begrenzung der erhitzten Platte mindestens so schnell wie den Mittelteil der erhitzten Glasplatte abzukühlen und dadurch die Kante der Glasplatte auszuhärten.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die genannte Abdeckung eine Mehrzahl von Einsätzen (254a) aufweist, die die genannten ersten und zweiten Wärmeleitkoeffizienten und Wärmekapazitäten definieren.
Vorrichtung nach Anspruch 13, die ferner eine Leitung (226) aufweist, welche zum Befördern eines Gases zu mindestens einem Teil der erhitzten Platte (20) aus Glas zum Kühlen der erhitzten Glasplatte während Biegen positioniert ist, um dadurch den Teil der erhitzten Glasplatte auszuhärten.
Vorrichtung nach Anspruch 18, die ferner einen Pressrahmen (18) aufweist, wobei die genannte starre Formfläche (24) durch den genannten Pressrahmen gehalten wird und einen Umfang aufweist, wobei die genannte Leitung eine Leitungsabzweigung (224) aufweist, und die genannte Leitungsabzweigung durch den genannten Pressrahmen gehalten wird und sich um den genannten Umfang der genannten starren Formfläche erstreckt und ausgelegt ist, um das Gas zur Kante der erhitzten Glasplatte zu leiten.
Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der die genannte Leitung eine Nut (225a) in der genannten starren Formfläche aufweist, wobei die genannte Nut einen darin positionierten Einsatz (319c) umfasst, und der genannte Einsatz zum Kühlen der Kante der Platte (20) ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der der genannte Einsatz (319c) ausgelegt ist, um ein Fluid zum Kühlen der Kante der erhitzten Platte zu halten.
Verfahren zum Biegen einer Platte aus Material (20), die auf einen formfähigen Zustand erhitzt ist, wobei das genannte Verfahren umfasst: Vorsehen einer Form (19) mit einer starren Formfläche (24), Vorsehen eines anpassungsfähigen Presselements (33) zum Pressen der erhitzten Platte gegen die starre Formfläche, und Bewirken von Bewegung des genannten anpassungsfähigen Presselements (33) in Richtung auf die starre Formfläche (24) von einer Halteposition, in der das genannte anpassungsfähige Presselement von der genannten starren Formfläche beabstandet ist, zu einer Pressposition, in der die Materialplatte durch das genannte anpassungsfähige Presselement gegen die genannte starre Formfläche gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass: die Bewegung des genannten anpassungsfähigen Presselements (33) in Richtung auf die genannte starre Formfläche (24) zwischen der genannten Halteposition und einer Anfangs- und Endpressposition bewirkt wird, und das genannte anpassungsfähige Presselement (33) gedrückt wird, um eine allgemein konvexe Außenfläche (40) anzunehmen, bevor das genannte anpassungsfähige Presselement (33) und die genannte starre Formfläche (24) sich zu der genannten Anfangspressposition bewegen, wobei die genannte konvexe Außenfläche (40) eine Pressfläche zum Pressen eines Teils der erhitzten Platte (20) definiert, wenn das genannte anpasungsfähige Presselement (33) sich von der genannte Halteposition zu der genannten Anfangspressposition bewegt, und die genannte Pressfläche (40) sich biegt, wenn das genannte anpassungsfähige Presselement sich von der genannten Anfangspressposition zur genannten Endpressposition bewegt, wodurch das genannte anpassungsfähige Presselement (33) gegen die erhitzte Platte (20) walzt und dementsprechend die erhitzte Platte gegen die genannte starre Formfläche (24) walzt, um die erhitzte Platte an die Form der genannte starren Formoberfläche anzupassen.