專利名稱：玻璃板成型方法和裝置及該方法獲得復雜形狀窗用玻璃的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及玻璃板成形方法，其中制成機動車輛所用鋼化和/或借助塑料帶組裝的安全窗用玻璃。更具體地講，本發(fā)明旨在改進成形工藝，其中將玻璃板加熱并借助平板傳送機構在水平位置上將其送過窯爐，再于絕熱的密閉空間內使其凸出后再送入冷卻車間。
汽車工業(yè)的新近發(fā)展已使得具有復雜形狀的窗用玻璃需求量日益增大，其形狀尤其可舉出局部彎曲非常明顯的形狀，特別是從球形，非圓柱形狀衍生出來的不可展開形狀。同時，對光學質量的要求也日益提高。同樣的是，對于窗用玻璃表面上的所有點，而不僅僅是接近其周邊的那些點，都要求形狀符合輪廓要求，容許的誤差應很小。
窗用玻璃形狀復雜，主要是用兩種不同的技術獲得的。
第一種方法主要用于通過層壓法裝配的窗用玻璃如檔風玻璃，其中將一或二塊冷玻璃板放在構架上，該構架周邊幾何形狀與希望使玻璃板成形的幾何形狀相同，然后在窯爐中將該組件加熱，從而通過重力而使玻璃板獲得凸出的形狀。最近幾年，為了滿足越來越復雜的形狀要求，已提出在該操作結束時用配對模進行壓制。
第二種方法主要用于鋼化窗用玻璃，其中在玻璃板再加熱步驟和成形步驟之間定出明確的界限，而所說加熱在窯爐中進行，玻璃板借助滾柱床或氣墊傳送并以水平放置方式通過窯爐，此后僅在玻璃板達到適當的溫度時借助作用于玻璃的工具成形。
因此，就“鋼化”方法而言，這一術語并不意味著須排除制得層壓窗用玻璃的可能性，其中明顯減少生產指定窗用玻璃所需的凸出彎曲成形工具數量和其定位時間?？紤]到極其大量的汽車模型，這樣的減少是極其重要的優(yōu)點，即使就避免工具庫存管理問題而言也很重要。此外，在“鋼化”方法的情況下，循環(huán)周期一般也大為縮短。
但是，應用靜態(tài)性質的工具的這類“鋼化”方法中，其中工具不離開成形室，碰到的困難首先是需要將玻璃板從傳送機構轉移到第一成形工具上，并且在復雜形狀的情況下要從該第一成形工具轉移到補充成形工具上，該成形工具一般與第一成形工具協(xié)同操作，而且最后在冷卻過程中還要轉移到支承工具上。所有這些操作都可能影響窗用玻璃的質量，因為這些操作過程中有出現印痕和定位不準的危險，這樣最終會導致光學質量差和/或不符合輪廓要求的問題。
此外，各種所謂的鋼化或(trempe)方法都是在和時間賽跑，其中為了更準確地控制成形工具的定位，事實上可更簡單地將成其放在窯爐外的開闊空氣中。在這些條件下，玻璃在其凸出彎曲成形過程中顯然會冷卻。但是，鋼化階段要求最低的溫度，這就需要在窯爐中將玻璃進行過熱處理(但此時其光學質量必然受到影響)和/或極為迅速地進行凸出彎曲成形，但只有在要求的形狀簡單的情況下才可能迅速彎曲成形。因此，已提出在將窗用玻璃送去凸出彎曲成形操作前將其進行預成形，其中在實心陽模和陰模之間進行壓制，將窯爐端部的玻璃送到轉動部件如芯軸或滑動滾柱或導向輥上即可進行這種預成形操作。但是，這些器件本身又是產生缺陷的重要根源并且基本上不可能在這些器件上將移動著的玻璃準確定位。當然，可在進入預成形區(qū)之前進行定位，但其效率總是相對的并且又一次要依賴要求形狀的復雜程度，其中“簡單”形狀允許定位質量出現更大的“誤差”。而且，由于應用的是轉動器件，所以預成形為柱形，但到目前為止已發(fā)現最復雜的形狀為球形，其中局部具有小的縱向和橫向彎曲半徑。柱狀預成形僅僅可能接近這些彎曲半徑之一。
與這些冷加工技術相對的是熱加工技術，其中成形室是窯爐整體的一部分或至少是絕熱的，這樣可以將其中的溫度保持為基本上等同于玻璃離開窯爐時的溫度。因此，可以將用于成形操作的時間延長(幾秒)，這一方面可以盡可能降低離開窯爐時的溫度，另一方面又可以通過適當放寬松馳時間，使其足以避免玻璃出現任何破裂現象，從而達到更為明顯的凸出成形效果。
在這些技術的常規(guī)變化實施方案中，將玻璃從傳送機構轉移到陽模上，并在降壓(EP3，391;EP241，355)或上升的熱空氣流(EP169，770)或重力(WD-91/17962)作用下使玻璃獲得陽模的形狀。在與陽模接觸而預成形之后，借助壓制情況下應用的中心開口環(huán)狀構架作為陰模或配對?；蚋唵蔚刈鳛橐蚵涞剿f環(huán)狀構架上而凸出彎曲成形(降落成形)所需要的支承體而完成凸出彎曲成形操作。在前兩種情況下，預成形期間作用的力也用于傳送機構和陽模之間的轉移操作。在后一種情況下，吸附墊支承著物料以使其沉積到具有向下延伸凹形的向下凸出模具中。
對所有這些方法而言，通常借助實心陽模進行預成形，其中使平板玻璃板材的整個表面都貼著陽模，其中小的邊緣部分任選可除外。實際上，正如歐洲專利申請No.520，886和93.401，165.1中所述，傳送機構和陽模之間的轉移借助環(huán)狀構架進行時情況亦如此，其中后一申請在本申請的申請日還沒有公開。因此，在這些方法中，玻璃板在環(huán)形構架上的停留時間應盡可能短，并且各階段可按照如上所述的順序進行轉移/在陽模上預成形/通過用環(huán)狀構件壓制而實現凸出彎曲成形。
本發(fā)明人已發(fā)現，在窗用玻璃形狀很復雜時，特別是其形狀中不可展開性指標在局部已超過5的情況下，上述方法并不完全令人滿意，其中不可展開性指標定義為式D=Ln(107/R1×R2)，其中Ln指自然對數，R1和R2為所考察的點上的主彎曲半徑(表示為mm)。應當注意到，該式強調了R1和R2均很小的情況下出現的成形問題。
所遇到的主要困難是邊緣形成波浪形，在試圖用紙片覆蓋一個球時就可以看到其成形方式，其中在其邊緣處總是有太多的紙，因此需要使其形成皺折，或稱為波浪形。
本發(fā)明人已發(fā)現，采用已在水平窯爐中加熱到凸出彎曲溫度的玻璃板凸出彎曲成形方法就可解決這一問題，其中由平板傳送機構將玻璃板傳送通過水平窯爐，接著將其傳送到凸出彎曲成形室中，其中保持基本上等于凸出彎曲成形溫度的室溫，在彎曲成形室中提供了凸出的實心陽模，在該陽模方向上借助凹形環(huán)狀配對模將玻璃板垂直放置，從而使玻璃板材在陽模和陰?；蚺鋵δＶg得到壓制，僅僅在環(huán)狀配對模上通過重力成形而進行的初步成形(ébauchage)階段之后才使玻璃與陽模之間接觸。
本發(fā)明中應用的玻璃板這一術語是指單獨的玻璃板或任選指兩或三塊重疊的玻璃板，其中以進入窯爐時的狀況考慮，下文中對此將作詳細說明。
因此，根據本發(fā)明方法，在壓制階段之前形成毛坯，該毛坯為球形彎曲狀態(tài)。在初步成形階段，有利的是使窗用玻璃中心部分與工具之間不發(fā)生任何接觸，這樣可使玻璃自由地流動并且通過局部減薄而補償由陽模帶來的形狀不可展開性。
在本發(fā)明更為優(yōu)選的變化實施方案中，在初步成形階段和壓制階段之間設置預成形階段，在此期間采用純氣動性質的力使玻璃板貼在陽模上。在該預成形階段，玻璃板的中心部分與陽模接觸，因此可不再被拉制。不過，玻璃板的大部分表面仍未與成形工具之間發(fā)生任何接觸，因此玻璃仍可以包圍陽模的方式變形。
因此，本發(fā)明成形方法依次包括制造毛坯，再用實心陽模將該毛坯固定到位并經過壓制而進行精加工。很顯然，這種三階段方法只有在熱加工技術的構架范圍內才能實施，其中玻璃處于基本上等溫的殼體內并且其中永久設置了凸出彎曲成形工具，這樣一來，通常不會出現寄生熱交換，事實上這種熱交換會干擾光學性能。
按照本發(fā)明操作方法，先制成毛坯，該毛坯具有不可展開的形狀。在初步成形階段，有利的是使玻璃板的中心部分不發(fā)生任何接觸。由于重力的作用，在該中心部分可能出現伸長應力，這會導致中心部分伸長(并使玻璃局部出現輕微減薄現象)。同時，接近邊緣的材料可能向著中心部分的方向流動。在貼著陽模壓制期間不會形成不必要的波浪形，玻璃板周邊可能經歷的變形也很小并且不再可能出現任何玻璃“過剩”現象。
而在現有工藝中，玻璃板中心部分必然先接觸到凸出彎曲成形陽模。一旦已發(fā)生接觸，就不再可能使中心部分以下述方式伸長，其中窗用玻璃的周邊不能完全包覆陽模并且材料流動僅在邊際的周圍部分進行，這樣就不允許出現真正的補償，因此形成波浪形。
有利的是，本發(fā)明方法可以更為均勻地處理玻璃板的整個表面，因為中心部分與陽模的接觸時間基本上等同于玻璃板其余部分與陽模的接觸時間。由于重力初步成形階段的作用，到達陽模所需要經歷的距離對玻璃板表面上的所有點而言都是大致相同的，因此光學質量可得以提高。
在某些方面，本發(fā)明方法可比作常用于生產層壓窗用玻璃的成形方法。不過，必須強調的是，在這種情況之下，也就是所謂的鋼化方法，其中玻璃進入平板凸出彎曲成形室，在凸出彎曲成形溫度下，用單一工具處理所有的玻璃材料(全部體積)。另外，本發(fā)明方法可在凸出彎曲成形后將玻璃轉移到鋼化構架上。
為了實現本發(fā)明方法，可采用例如類似于EP-A-520，886所述的凸出彎曲成形設備，其中設有水平窯爐，其端部又設有凸出彎曲成形室，其中溫度保持為接近玻璃板凸出彎曲成形溫度，所說凸出彎曲成形室中在傳送玻璃板的平面的延伸部分設有支承玻璃的器件，而且優(yōu)選為氣墊類型，還在該支承器件以上設有向下凸出的陽模，用中心開口的連續(xù)構架形成的并且可在所說傳送平面以下的底部位置和接近陽模的頂部位置之間移動的凹狀環(huán)形配對模以及可控制環(huán)形模在其頂部位置和其底部位置之間移動速度的裝置。優(yōu)選的是，支承器件與設在凸出彎曲成形室以下，絕熱殼體以外并帶有底板的裝置一起成為整體，其中除了支承器件之外還包括與彎曲成形室和環(huán)狀配對模隔開的地板，而其中的環(huán)狀模移動速度控制裝置由環(huán)狀配對模的電動裝置控制系統(tǒng)構成。
這樣的設施可用來獲得加熱鋼化窗用玻璃，其中在該設備基礎上加上鋼化操作車間以及將凸出彎曲成形的窗用玻璃從凸出彎曲成形室轉移到鋼化車間的裝置。該設施也可以用來同時凸出彎曲成形幾塊玻璃板，其中玻璃板在進入窯爐時重疊起來(一般成對疊置)，這樣的重疊玻璃板經過足以進行初步成形的適當時間之后，由環(huán)狀配對模提升，并使其與陽模接觸，其中應用玻璃板周圍建立起的真空使玻璃板與陽模貼合，再借助環(huán)狀配對模使玻璃板在陽模上得以壓制成形。經過該程序之后將玻璃板再與陽模保持接觸一會兒，在這段時間將下面的配對模放下來并在陽模以下放置回收構架，利用該構架將玻璃板送到受控冷卻車間。
本發(fā)明方法優(yōu)越性明顯，事實上在從一種生產方式轉換為另一種生產方式時并不需要對設備進行實際上的改型(只是改變凸出彎曲成型工具，以適應不同的形狀要求)，并且僅僅是用于提升環(huán)狀構架和壓制操作的循環(huán)時間需要作變更，以便將生產鋼化窗用玻璃的設備轉變?yōu)樯a層壓窗用玻璃的設備。更具體地講，本發(fā)明方法可用來生產局部不可展開性指數超過5的窗用玻璃，而在這種局部展開性情況下用現有方法就不可能獲得具有優(yōu)良光學質量和高主彎曲或輪廓精度的窗用玻璃產品。
從以下參照說明書附圖對本發(fā)明的說明中可以清楚地看出本發(fā)明的其它有利特征和細節(jié)。


圖1-4為按本發(fā)明方法使一對玻璃板成形的裝置側視示意圖。
圖5為不可展開性指數達到5的窗用玻璃示意圖，其中包括網狀圖案俯視圖(圖5.1)，前視圖(圖5.2)和投影圖(圖5.3)。
圖6為圖5所示窗用玻璃所反射的試驗圖案示意圖。
以下參照圖1-4詳細說明本發(fā)明方法的某些具體特征，圖中示出了本發(fā)明用等同于EP-A-520，886所述設備進行操作的示意圖，所述專利申請的公開內容引用于此供本發(fā)明說明書參考，從中可找到各方面的細節(jié)。
該裝置包括帶有傳送機構的重復加熱窯爐，傳送機構優(yōu)選由平板輥或滾柱床1構成。在離開窯爐時，若玻璃板需進行加熱鋼化處理，則其溫度為約650℃，而若涉及到制備層壓窗用玻璃制品，則其溫度為約550℃，然后將該玻璃板送入凸出彎曲成形室，其中玻璃板由支承器件如由室2表示的熱空氣墊支承。在制備后一種產品時，優(yōu)選在室中設置多個單獨的橫過傳送機構軸的隔間。應用這種氣墊可避免在窗用玻璃到達時氣墊失去平衡，在玻璃板到達時僅有其前邊位于氣墊垂直方向上。有關這種設置隔間的更多細節(jié)，可參閱例如1992年7月9日提交的法國專利申請No.92/08482。
這種凸出彎曲成形室為絕熱殼體，其中具有凸出的陽模3，還設有使玻璃板與其接觸的裝置，在傳送玻璃板的平面以下的底部位置和接近陽模的頂部位置之間移動的凹形環(huán)狀配對模4。陽模和配對模相互對應并僅在垂直方向上移動。
同時，在玻璃板進入凸出彎曲成形室時，由玻璃板前進方向上相互很鄰近設置的一整套固定檔塊定位。在處理幾塊，尤其是兩塊疊置的玻璃板F，F′，而不是單一玻璃板時，在各玻璃板之間設置分隔制劑如硅藻土粉，則所說固定檔塊優(yōu)選為截錐形的，其直徑是頂部比底部大，這樣不僅可使下面的玻璃板定位，而且亦可使上面的玻璃板定位，其中為了形成層壓窗用玻璃的凹側面，則在凸出側，上面的玻璃板通常略小于下面的玻璃板。優(yōu)選的是，所說固定檔塊可縮回或取消。
按照EP-A-520，886，起定位作用的固定檔塊優(yōu)選參照上部陽模設置，而陽模本身又參照環(huán)狀配對模設置，其中所有這些零部件制造時均達到高機械加工精度并且優(yōu)選用生鐵或耐熱鋼鑄件制造。
一旦一或多塊玻璃板得到正確定位，就將環(huán)形構架提升，如用電動螺旋提升器提升，這種提升器優(yōu)選位于絕熱殼體之外。根據本發(fā)明，這類提升器的移動范圍全程受到控制，并不僅僅是在接近陽模時才得到控制。僅僅作為參考情形的是，在考慮制造其不可展開性指數很大的窗用玻璃時，已應用以下參數提升環(huán)狀模4s，用實心模2s預成形，用環(huán)狀模1s壓制。也可如上所述設定停留時間如設在中間高度處，并可進行高速運動。很顯然，就各種的窗用玻璃而言，這些時間可以不同，尤其是可根據有待形成的形狀的復雜程度以及窯爐出口溫度或玻璃板厚度等等參數而變化。但是，應當注意到，提升操作的時間可以基本上等同于玻璃板與陽模的接觸時間。
在如圖2所示的提升操作期間，玻璃在重力作用之下在環(huán)狀配對模上移動或變形，除了與環(huán)狀配對模接觸的周邊部分以外，玻璃并不與工具發(fā)生任何接觸。
一旦環(huán)狀配對模完全提升并已形成毛坯，則一或多塊玻璃板經歷陽模周邊建立起來的真空的抽吸作用。因此，玻璃就略為離開環(huán)狀構架(見圖3)并貼到陽模的凸出表面上。在本發(fā)明方法的這一階段，應用本發(fā)明毛坯，而不是平板玻璃板材操作具有至少兩方面的優(yōu)點。第一，玻璃板所有點經過的距離基本上相同;第二，玻璃板中心部分和陽模之間的接觸不是很猛烈。預成形操作就更象是貼合操作，而不象是沖擊操作，而現有技術的工藝中有時就是沖擊操作。正是由于這種輕柔的接觸操作，才可能進一步提高玻璃的光學質量。
如圖4所示的最后階段是用環(huán)狀配對模壓制。在本發(fā)明方法中，這一階段只是簡單的修邊或精加工操作，目的是完善邊緣的幾何形狀，而并不是考慮補償多余材料而形成壓應力，其中多余材料已通過初步成形階段出現的物質流動而“被吸收”。因此，降低了破裂或斷裂可能性，因為產生殘余應力的危險性更小并且窗用玻璃已很接近于其最終形狀，而同時亦降低了出現光學印痕或條紋的危險性。
在壓制操作結束時，一或多塊玻璃板仍與陽模保持接觸，其接觸時間須足以降低傳送平板玻璃的平面以下的環(huán)狀配對模并在陽模以下放入回收一或多塊凸出彎曲成形的玻璃板的構架。作為特例情況考慮，該構架將凸出彎曲成形后的窗用玻璃送入受控冷卻車間如輻照冷卻車間或送入鋼化車間，在后一情況下該回收構架宜于排放鋼化空氣。
圖5示出了窗用玻璃，其展開性指數局部超過5，尤其是在接近其側面的位置彎曲非常明顯。在本發(fā)明方法中，就可得到這種形狀，而且其光學質量優(yōu)異，這正如圖6所示，該圖示出了本發(fā)明所得45°傾斜角窗用玻璃中的格柵狀圖案反射的實際影像，這對應于圖5所示的理論形狀。可以看出，圖案的變形特別小。
權利要求
1.在水平窯爐中加熱到凸出彎曲成形溫度的玻璃板凸出變曲成形方法，其中由平板傳送機構將玻璃板傳送通過窯爐，然后再將其傳送到凸出彎曲成形室中，在其中保持基本上等同于凸出彎曲成形溫度的室溫并且其中提供了凸出的實心陽模，玻璃板在該陽模的方向上由環(huán)狀凹形陰?；蚺鋵δ４怪币苿樱瑥亩蛊湓陉柲：完幠Ｖg得到壓制，其特征在于玻璃板在環(huán)狀配對模上通過重力成形的初步成形階段與凸出的陽模接觸。
2.權利要求1的凸出彎曲成形方法，其特征在于在初步成形階段和壓制階段之間設置預成形階段，其中玻璃板通過純氣動性質的力而貼到陽模上。
3.上述權利要求之一的凸出彎曲成形方法，其特征在于壓制階段之后并且任選在預成形期間通過抽吸作用使玻璃板與陽模保持接觸。
4.權利要求3的凸出彎曲成形方法，其特征在于所說抽吸作用是由陽模周邊附近建立起來的真空或壓降實現的。
5.上述權利要求書中任一項的凸出彎曲成形方法，其特征在于所說玻璃板由進入窯爐時相互層疊起來的玻璃板，尤其是由兩塊疊置玻璃板構成。
6.上述權利要求中任一項的凸出彎曲成形方法，其特征在于在進入凸出彎曲成形室時玻璃板固定在支承其中心部分的裝置上，其中該支承裝置周圍有環(huán)形配對模。
7.權利要求6的凸出彎曲成形方法，其特征在于所說支承裝置為熱空氣墊。
8.上述權利要求書中任一項的凸出彎曲成形方法用于生產局部不可展開指數超過5的窗用玻璃。
9.實施權利要求1-7中任一項的方法的凸出彎曲成形裝置，其中包括水平窯爐，凸出彎曲成形室，該室中保持接近玻璃板凸出彎曲成形溫度的溫度并且在傳送玻璃板的平面延伸方向上支承玻璃板的器件，該裝置還包括可在陽模附近的頂部位置和玻璃傳送平面以下的底部位置之間移動的凹狀環(huán)形配對模以及控制環(huán)形配對模垂直移動速度的裝置。
10.權利要求9的凸出彎曲成形裝置，其特征在于控制環(huán)形配對模垂直移動速度的裝置為位于絕熱殼體以外的電動螺旋提升器。
全文摘要
本發(fā)明提出在水平窯爐中加熱到彎曲成型溫度的玻璃板彎曲成型方法，其中由傳送玻璃板的水平傳送機構將玻璃板傳送通過窯爐，然后再將其送到其溫度基本上保持彎曲成型溫度的彎曲成型室中。在該室中環(huán)狀凹形模將玻璃板垂直送去與實心凸形模接觸，因此使玻璃板在凹形模和凸形模之間得到壓制。本發(fā)明還提出實施該方法的裝置及其在生產形狀特別復雜的窗用玻璃方面的應用。
文檔編號C03B23/03GK1111906SQ94190468
公開日1995年11月15日 申請日期1994年7月7日 優(yōu)先權日1993年7月9日
發(fā)明者C·莫林 申請人:圣戈班玻璃制造公司