弯曲玻璃板的设备和方法

专利名称：弯曲玻璃板的设备和方法
本申请要求2002年11月18日申请的美国临时申请No.60/427,116和2003年1月9日申请的美国临时申请No.60/438,877的权益。
本发明背景本发明涉及要被层叠的玻璃板的成形，特别涉及通过结合重力下垂弯曲、压弯以及空气静压，使成对玻璃板同时成形。
汽车设计师的愿望是拥有具有更复杂弯段和更深入垂度的挡风玻璃，使挡风玻璃在其整个延伸位置上与预定的表面外形相符的需要要求玻璃制造商生产具有更精确容差、更难以成形的玻璃部件。期望这种复杂的外形用于车辆的外观设计，并要求其能使成形的玻璃板安装在弧形安装框架上，所述安装框架构成汽车主体的一部分，从而使得弧形玻璃形成层叠窗，在将其安装进的车体主体中时，所述层叠窗与车体主体的弧形安装框架的形状相兼容。
在弯曲和成形操作过程中，提供一种用于将玻璃板成形为这种复杂的形状同时最小化这些玻璃板的印痕的装置是有利的。
本发明概要本发明提供一种用于使至少一块热软化玻璃板成形的设备，包括一包括一完整表面压制面的上部模具，所述压制面具有一大体与至少一块初步成形的玻璃板的期望曲率(curvature(弯曲形状))形状相符的成形表面；在所述上部模具下面，用于支撑至少一块玻璃板的支撑装置；一具有上部玻璃板支撑表面的成形轨道，所述支撑表面支撑至少一块玻璃板的选定边缘部分，所述板支撑表面具有相应于所述至少一块玻璃板选定边缘部分的期望立面轮廓，且与所述上部模具成形表面的相应部分互补的外形；位于所述至少一块玻璃板下面的室；一使所述上部模具和成形轨道彼此相对移动从而将所述至少一块玻璃板的至少一个边缘压在所述上部模具成形表面上的移动装置；以及一个用于将加体引入所述室从而将所述至少一块玻璃板的至少中心部分朝所述上部模具压力平面推进的连接件。
本发明还提供一种使至少一块热软化玻璃板成形的方法，包括在至少一块初步成形的热软化玻璃板的至少边缘附近支撑所述玻璃板；将所述至少一块板排列对准在上部模具和下部成形轨道之间，所述上部模具包括一完整表面压制面，所述平面具有一大体与所述至少一块玻璃板的期望曲率形状相符的成形表面，所述成形轨道包括一上部玻璃板支撑表面，所述支撑表面支撑至少一块玻璃板的选定边缘部分，所述板支撑表面具有大体相应于所述至少一块玻璃板边缘的期望立面轮廓，且大体与所述上部模具的相应部分互补的外形；使下部成形轨道和上部模具彼此相对移动，从而将至少一块玻璃板的选定边缘部分压在下部成形轨道支撑表面和上部模具的下部成形表面的相应部分之间；在至少一块玻璃板的下面设置一室；密封所述室；以及对所述室加压使得所述板的至少中心部分偏置于上部模具上，从而使所述至少一块玻璃板成形为期望的构形。在本发明的一种非限制性实施方案中，附图的简要说明包括

图1a和图1b的图1为根据本发明的玻璃板弯板退火炉装置的纵向侧视图。图1a显示了上游部分，图1b显示了下游部分。
图2为沿着图1的2-2线的视图，其显示了图1所示的退火炉装置的压弯站的横向正视图，所示的退火炉装置体现了本发明的特征，并包括在其下部位置描述的下部轮廓模具(outline mold)和完整表面上部模具。
图3为体现本发明特征的下部轮廓模具的非限制性实施方案的透视图。
图4和5为体现本发明特征的玻璃板成形装置的非限制性替代实施方案的平面示意图。
图6为体现本发明特征的另一种非限制性玻璃板支撑和输送装置的透视图。
本发明详细说明本发明涉及使热软化玻璃板成形，特别涉及用于挡风玻璃的层叠的一对或成对玻璃板的同时成形，但可以理解的是在期望使板准确、精确成形和最小化由于成形造成的板的印痕的场合，本发明可用于使任意数量、任意热软化板材料的板成形。
如附图所示，此处所用的空间或方向术语如“内部”、“外部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”、“垂直”等等涉及本发明。但是，可以理解的是本发明可采用多种替代方位，因此，不能认为这些术语是限制性的。而且，所有用在说明书和权利要求中表示大小、物理性质等的数字在所有情况下应被理解为被术语“大约”修饰。因此，除非指示了相反的内容，否则在下述说明书和权利要求中列出的值可依赖于通过本发明设法获得的期望性能变化。至少不限制权利要求等同范围基本原理的应用，至少应该按照报导的有效数字和通过应用常规舍入方法来解释每一个数字参数。此外，应该理解的是此处公开的所有范围包括任何和所有此处包含的子范围。例如，应认为列出的范围“1-10”包括任何及所有最小值1和最大值10之间的子范围(且包含最小值1和最大值10)；即所有以最小值1或更大数值开始和以最大值10或更小数值结束的子范围，且所有子范围在例如1-6.3、5.5-10或者2.7-6.1之间。而且，此处所用的术语如“设置在……之上”或者“支撑在……之上”表示设置或支撑在其上但不必直接同之表面接触。例如，一块玻璃板“设置在”一成形轨道上不是排除一种或多种其它材料设置在所述板和轨道表面之间现象的存在。
图1a和1b描述了一种根据本发明使玻璃板成形的加热、成形和退火炉。所述炉在装载区20开始其上游区，包括一隧道构形的加热区22，重力弯曲区24，其为加热区22的下游区，一压弯或成形站26紧靠着重力压弯区24的一边，一退火区28，其包括在成形站26一边的门30，一冷却区32在所述炉的下游部分首尾相连。一卸载区34在冷却区32的一边。应该理解的是本发明不局限于上述特殊类型的炉，且可同其它类型的炉例如盒型炉结合使用，其中本领域公知所述盒型炉具有多个独立容器或盒，每一个容器或盒封装被支撑的玻璃板，所述板在一起停装置中前进通过所述炉。
参考图1和2，一输送装置，其包括多对沿横向相对、纵向间隔设置的短辊36，所述输送装置沿所述炉的整个长度延伸并沿着纵向参考线限定一条移动路径。每一个短辊36安装在通过所述炉侧壁延伸的轴(未示出)上，并被连接到输送装置(未示出)上。一模具返回输送装置(未示出)沿整个炉延伸。可将所述输送装置分成许多部分，所述部分通过常规的驱动辊和齿轮装置或者链驱动由其自己的驱动装置驱动，或者输送装置部分通过离合器以本领域公知的方式用常规驱动装置驱动。通过所述短辊36与纵向延伸的支撑轨道40的旋转接合，沿着所述输送装置输送多个模具支撑托架38(仅在图2中示出)，所述支撑轨道40沿着托架38的每一边设置。横向延伸的支架42(仅在图2中示出)使支撑轨道40互相连接，并如将在后面讨论的一样，支撑下部模具支撑构件。纵向延伸的辅助支架43对托架38提供辅助支撑，所述支架43在支架42之间延伸。
继续参考图2，轮廓模具44安装在托架38上。所述模具44包括具有支撑表面50的成形轨道48，所述表面使高度和轮廓与将被弯曲的玻璃板G的期望纵向和横向立面形状相一致，略处于所述玻璃板周缘的内侧。图2中说明的模具44具有连续的、固定的成形轨道，即连续的中心部分52和尾部54。然而，如果希望，模具44可为本领域公知的铰接轮廓模具(未示出)，并包括一静止的中心部分和一对相对的枢转的端部模具翅形部分(opposed pivoting end mold wing sections)。轮廓模具44相对于托架38设置，从而如将在后面更详细讨论的一样，当将托架38排列在压弯站26中以及轮廓模具44占据压制位置时，使得模具的几何中心大体与上部成形模具的几何中心成一条直线。在图2所示的本发明非限制性实施方案中，通过多个在托架38的横向支架42之间延伸的横向构件56将模具44支撑和固定在托架38上。轮廓模具44以任何便利的方式固定在构件56上。
参考图2和3，所述轮廓模具44包括一室或者一高压室，所述室位于成形轨道48的边缘内。在本发明的一种非限制性实施方案中，轮廓模具44包括侧壁58和底壁60(仅在图3中示出)，所述壁形成室62，如将在后面更详细讨论的一样，在所述玻璃板压弯操作过程中，对所述室加压。特别地，侧壁58从成形轨道48向下延伸到底壁60。如果希望，可将侧壁58同成形轨道48整合。侧壁58和底壁60由可承受室62中足够压力的材料形成。不限制本发明，在一种实施方案中，成形轨道48由1/8英寸的不锈钢棒形成，侧壁58由焊接在所述轨道上的1/8英寸的不锈钢板形成。在另一种非限制性实施方案中，所述轨道和侧壁为一整体，且由1/8英寸的不锈钢板形成，切割、弯折或者以别的方式使每一侧壁58的上部边缘成形，从而提供期望的成形轨道48的立面轮廓。在另一种非限制性实施方案中，侧壁和底壁由一层或多层可变形的耐热布形成。一层或多层耐热布可为一种非渗透性材料。作为替代，如将在后面更详细讨论的一样，只要所述层的结合可提供足够密实的挡气层从而使得可在布衬里室内维持期望的压力，所述材料就可为透气性的。
在图2和3所示的本发明非限制性实施方案中，通过上部环形框架64和下部环形框架66支撑和加固模具44的室62的侧壁58。上部框架64在所述模具室62的边缘周围延伸，且位于成形轨道48和下部框架66之间，并被固定在侧壁58上。下部框架66在模具44的室62的底部周围延伸。在本发明的一种非限制性实施方案中，通过室62的底壁60，将模具44固定在框架66上，并将框架66固定在支撑构件56上。
继续参考图2和3，底壁60包括一开口68，通过所述开口，热气进入到室62，并在玻璃板压制操作过程中被加压。尽管不限制本发明，但在图2和3所示的实施方案中，挡板70位于开口68之上并同之隔开，从而在压制操作过程中，使进入到室62中的气体不直接碰撞热软化玻璃板G的面向下的下部表面，所述玻璃板G支撑在模具44上。一衬垫组件72(仅在图2中示出)在开口68处，沿着底壁60的下部表面74设置，从而如将在后面更详细讨论的一样，使得热气源可同室62相接和密封。在本发明的一种非限制性实施方案中，衬垫组件72由夹在两层不锈钢箔之间的1/8英寸厚的Fiberfrax纸#970形成，所述纸可从McNeil Inc..Robbinsville，NJ买到。
用一层或多层柔软、耐热、可变形的织物覆盖成形轨道48的支撑表面50，如将在后面更详细讨论的一样，当所述玻璃板G支撑在模具44上时或者在压弯操作过程中，所述织物不划伤所述玻璃板G。织物75还在所述玻璃板G和轨道48的支撑表面50之间提供一种顺应支撑，从而形成衬垫或密封，如将要讨论的一样，在成形操作过程中，所述衬垫或密封限制以及在一种非限制性实施方案中阻止加压气体从室62中离开。织物75还在所述玻璃板G和轨道48的支撑表面50之间提供一种绝热表面，从而减缓它们之间传导传热速度。将所述织物环绕并固定在所述侧壁58上，从而确保充分覆盖所述支撑表面50。在一种非限制性实施方案中，织物穿过室62的整个开口上部延伸，而不是仅仅覆盖支撑表面50。更特别地，参考图3，织物75在轨道48之间穿过室62延伸，并支撑成形轨道48内的玻璃板部分。可将所述织物75拉紧或者允许其下垂到室62中。尽管不限制本发明，但在一种非限制性实施方案中，织物75包括两层纤维玻璃压制布(presscloth)#S-1NS7L90062301，所述压制布可从GlassTech，Perrysburg，OH买到，所述压制布被夹在两层不锈钢编织压制布#3KN/C3之间，穿过所述室62的开口上端延伸，所述编织压制布可从Bekaert Fibre Technologies，Marietta.GA买到。
参考图2，压弯站26还包括一提升框架76。所述框架76位于短辊36之间和之下，在图2所示的特殊实施方案中，框架76具有栅状结构，所述结构具有多个相互连接的横向延伸的横梁78(仅在图2中示出)和纵向延伸的横梁80。尽管不是必需的，但可用绝缘材料(未示出)填充框架中横梁之间的开口。框架76固定在一连串柱子84上，将所述柱子安装在提升横梁86上，所述横梁位于框架76的下面。尽管在本发明中没有限制，但在图2所示的特殊实施方案中，横梁86的相对端88延伸到压弯站26的外面，并被安装在升降机90上，所述升降机提升和降低横梁86，所述横梁接着在压弯操作过程中与托架38和下部轮廓模具44接合，并使之提升和降低，且如将在后面更详细讨论的一样，使之在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，下部模具44同上部模具(如后所述)隔开，在第二位置，下部模具44接近上部模具，从而将被支撑的玻璃板压在上部模具上。通过导向装置92引导提升横梁86的垂直移动。不限制本发明，升降机90可为滚珠丝杠、液压缸或者其它直线致动器。
在图2所示的非限制性实施方案中，还结合到提升框架76的是一种可变形的连接件94，在压弯操作过程中，所述连接件将接触轮廓模具44的衬垫组件72。连接件94包括一卡圈96，所述卡圈以这样一种方式配置从而当提升框架76通过横梁86提升并和托架38接合从而将架提升离开短辊36时，卡圈96和衬垫组件72接触并形成密封。
将连接件94连接到被加热的气源上，所述热气源在玻璃板压弯操作过程中向室62提供加压加热的气体。尽管在本发明中没有限制，但可将连接件94连接到一连串供气道95中，所示供气道位于加热炉内。在玻璃板压弯操作过程中，可使用鼓风机(未显示)迫使管道中的加热空气进入到室62中，并在室62中建立期望的静压。应该意识到的是，下部模具44的构形使得室62中的压力在整个向下面对的玻璃板表面上提供了一大体均匀的力，所述表面形成了所述室的上部。
参考图2，压弯站26还包括一上部压模98，所述压模包括一下部压制面100。尽管在本发明中没有限制，但压制面100可以为例如金属或者陶瓷。所述压制面100覆盖一连续区域，所述区域的轮廓稍微比将被成形的玻璃板G的轮廓要大一点，所述玻璃板被支撑在下部模具44上。所述上部模具98的向下面对的压制面100在所述炉的整个宽度方向上，大体向下凹入，从而与弯曲的纵向分量相一致，且将玻璃板G边缘周围的期望轮廓限定得同玻璃板G中心区域的期望轮廓一样好。取决于将被成形的玻璃板G的形状的复杂性，在所述炉的长度方向上，压制面100在高度上还可包括一S形弯曲分量，从而与期望的弯曲横向分量相一致。
可用一层或多层耐热织物102覆盖所述压制面100，在所述压弯操作过程中，所述织物不会对所述热玻璃板G留下印痕。尽管在本发明中没有限制，但在一种非限制性实施方案中，用一层纤维玻璃压制布#S-1NS7L90062301覆盖所述压制面100，所述压制布可从GlassTech，Perrysburg，OH买到，且被一层不锈钢编织压制布#3KN/C3覆盖，所述编织压制布可从Bekaert Fibre Technologies，Marietta.GA买到。
在图2所示的本发明的一种非限制性实施方案中，在压弯站26中，上部模具98通过链106悬挂在支撑板104上，如将在后面讨论的一样，模具的自重用来压制玻璃板G。当托架38位于成形站26内时，这样设置模具98，使得其几何中心在大体垂直的方向上与轮廓模具44的几何中心成一条直线。在压制操作过程中，用定位销或者本领域公知的其它类型的定位装置来相对于轮廓模具44定位上部模具98。将板104安装在活塞108上，所述活塞108用来将上部模具98在上升位置和下降位置之间移动，在所述上升位置，上部模具98和下部模具44彼此相互隔开，在所述下降位置，上部模具98和下部模具44彼此相互接近，并在其间压制玻璃板G。尽管在本实施方案中没有限制，但还可以用活塞108向上部压制件98提供一积极向下的力，从而通过结合模具的自重和通过活塞108施加的附加力进行玻璃板的压制。
操作的循环在本发明的一种非限制性实施方案中，在装载区20中，将一对弧形、且其间具有适宜隔离材料的玻璃板G在下部轮廓模具44的成形轨道48上设置在大体水平的方向，所述模具44通过托架38得以支撑。正如前面讨论的一样，可打开成形轨道48内的区域或者织物75可在轨道48之间横跨。托架38通过托架38的定位轨道40相对于穿过所述炉的纵向参考线沿横向对齐，所述托架38的导轨40定位在所述炉的短辊36上。托架38通过所述炉的加热区22，在所述加热区，布置加热构件从而提供一种加热模式，所述加热模式在下部模具44通过所述炉的移动路径的纵向和横向都加热。当模具44到达压弯站26(环境温度维持在1080°F-1150°F[582℃-621℃]的范围内)时，所述玻璃板G已被加热到它们的变形温度(通常为1070°F-1125°F[577℃-607℃])，通过重力下垂为初步构形，所述玻璃板G的边缘大体与轨道表面50的立面轮廓相一致。在本发明的一种实施方案中，模具44为铰接模具，当模具44进入到压弯站26时，端部模具翅形部分(endmold wing sections)将向上转动。
在轮廓模具44从装载区20移动到压制站26的过程中，其可能丧失在相对纵向参考线方向上的适宜排列对准。但是，由于在平面图上，玻璃板通常具有非均匀曲率的非矩形轮廓，并被弯曲成复杂的形状，所以当初步成形的板G到达压弯站26时，将带有所述板的轮廓模具44定位并排列在上部模具98的下部压制表面100的下面才是主要的。一旦到达压弯站26，就将其上设置有模具44的支撑托架38重新设置定位，如果需要，通常将轮廓模具44和初步成形的玻璃板G的几何中心对准在上部压制面100的下面，所述压制面100位于其上升位置。可使用本领域公知的多种类型的对准方式(未示出)来对准压弯站26中的托架38和相对于上部模具98适宜放置轮廓模具44。可使用限位开关(未示出)确保不继续进行压制操作直到在压弯站26中，将托架38适宜放置和对准为止。
在将在其上支撑有玻璃板G的模具44正确对准以后，升降机90向上移动提升框架76并使之与托架38接合。此时，卡圈96接合衬垫组件72，将可变形的连接件94封接到下部轮廓模具44的室62上。升降机90继续提升托架38，使托架38离开短辊36，并朝上部模具98的下部压制面100提升。当将下部模具44提升时，活塞108使上部模具98下降。当下部模具44接近上部模具98时，定位销或者本领域公知的其它等同装置将悬挂的上部模具98同下部模具44一起定位，从而使它们的几何中心在一条直线上。下部模具44和上部模具98继续彼此相对移动直到将玻璃板G的至少边缘部分压制在成形轨道48和上部模具98的压制面100的相应部分之间为止，从而将玻璃板G的边缘形成为期望的立面构形，并在玻璃板的边缘周围同室62形成密封。应该意识到的是在成形过程中，下部模具44上的织物75和上部模具98上的织物102会使玻璃板G有一些滑动，特别是在玻璃板G的边缘周围更是如此，所述玻璃板G被压在成形轨道48和上部模具98的相应部分之间。
在玻璃板G边缘周围形成密封之后，启动鼓风机，将供气管中的热空气导入到室62中，并在其中建立静压。所述压力用于促使玻璃板G的中心部分紧靠在上部模具98的压制面100上，所述中心部分不与下部模具44接触。结果，玻璃板G与压制面100的轮廓相一致，同时所述压制面不与玻璃板面向下的主要表面的主要部分进行物理接触，从而除去了位于玻璃板中心部分的下部玻璃表面。可控制室62中的压力量从而提供期望的静压。在室62中建立的最大压力由鼓风机的数量和大小、上部模具98的重量以及施加在上部模具98上的附加负荷的量决定。更特别地，在本发明的一种非限制性实施方案中，未对上部模具98施加附加的负荷，所述静压被维持在低于提升玻璃板G、使上部模具98离开成形轨道48以及解除周边密封的水平。然而，应该意识到是如果操作致动器例如从板104延伸的活塞112或者一些其它锁紧装置来阻止将上部模具98提升离开下部模具44的话，由于室62被加压，可在室62中施加更大的压力。此外，通过活塞108和/或112向上部模具98施加更大的压力，可进一步增加室内的压力水平。在本发明的一种非限制性实施方案中，在室62中建立的静压不大于1.5磅每平方英寸(psi)，例如，不大于1psi或者不大于0.75psi。启动一计时器(未示出)来将下部模具44保持在适当的位置上，并维持室62中的压力以确保期望弧形构形的形成。所述计时器还控制下部模具44、提升框架76和提升横梁86返回到其下部位置的起动。
在压制操作过程中，当玻璃板G朝所述上部压制面100向上偏移时，玻璃板G和上部模具98之间的空气必须具有一通道以使之从所述模具和板之间排出。在本发明的一种非限制性实施方案中，空气通过织物102横向移动。在另一种非限制性实施方案中，通过上部模具98的压制面100提供一连串的孔110从而在压制和成形过程中，为空气的逸出提供通道。在压弯操作之后，当上部和下部模具移动分开时，也可通过提供一个通道，用所述孔110来协助玻璃板G从压制面100分离，空气通过所述通道可进入到所述空间中。更特别地，在压制操作过程中，将玻璃板G压在上部模具98的压制面100上。压制之后，在玻璃板G和模具98的压制面100之间产生真空。孔110将使得空气进入玻璃板G和上部模具的压制面100之间，并解除已形成的任何真空。如果需要，可使加压空气通过所述孔来解除所述真空，并在成形后，“吹”所述玻璃板使之离开织物102，所述织物102覆盖着压制面100。当同织物102接触的玻璃板G的上部主要表面含有陶瓷涂料的镶边或者其它装饰图案，且所述涂料易于粘住所述织物102时，这将是很有利的。通过孔110吹入的空气将有助于使玻璃板G同织物102分离。
尽管不是必需的，但可控制孔110的开和关从而协助玻璃板G的成形。例如但不限制本发明，在一种非限制性实施方案中，当对室62加压时，可将孔110打开从而使得空气更易于从板G和上部压制面100之间逸出。然后，可将孔110密封一段预定时间从而为了确保玻璃板G的正确成形，维持玻璃板G和压制面100之间形成的任何真空。然后可打开孔110来解除真空并使得玻璃板G保持在下部模具44上。
在使上部模具98和下部模具44之间的板G成形之后，使下部模具44、提升框架76和提升横梁86下降，将托架38再放置在短辊36上。相似地，通过活塞108将上部模具提升到其初始位置。如上所述，可利用孔110帮助玻璃板G同织物102的分离。此外，在本发明的一种非限制性实施方案中，可设置一安全阀(未示出)以在完成成形之后，将加压空气从室62中放出。作为替代，停止鼓风机来平衡室62中的气压。
当将下部模具44再次放置在短辊36上时，打开炉门30，启动短辊36来将成形后的玻璃板G和模具44输送出成形站26并进入到退火区28。然后关闭门30进行下一个弯曲和成形循环。
应该意识到的是上述本发明非限制性实施方案避免向短辊36施加压制负荷。更特别地，在压制过程中，通过使用提升框架76将托架38提升离开短辊36，从而将通过上部模具98(及任选的活塞108)施加给下部模具44的负荷传递给提升横梁86和升降机90，而不传递给短辊36。
一旦玻璃板已在压制站26中成形，它们在退火区28中保持其适合形状直至从变形温度范围内冷却到低于玻璃的变形点是必需的，对浮法玻璃而言，所述变形点大约为950°F(510℃)。在其它因素中，避免玻璃板G之间过度永久变形的最大冷却速度取决于玻璃板的厚度。退火之后，玻璃板进入到冷却区32进行进一步冷却。
尽管不是必需的，但在此讨论的压制操作的实施方案中，将引入到室62中的气体加热，以避免对玻璃板的任何热冲击，所述热冲击是由于将玻璃板同低于其温度的气体接触而产生，所述气体的温度为加热前其所接触的温度。此外，在一种非限制性实施方案中，可用加压气体的温度将玻璃板G冷却到它们的非热变形状态。在本发明的一种非限制性实施方案中，将所述气体加热到371℃-621℃(700°F-1150°F)。
尽管不是必需的，但可以设想在本发明的上部模具中引入真空以帮助玻璃板的成形。更特别地，当玻璃板G同上部模具98接触时，可以本领域技术人员公知的方式通过压制面100抽出空气，以促使玻璃板G紧靠在压制面100上，从而使得板G与其立面轮廓相一致。在成形之后，终止真空，并如前所述，将玻璃板G同上部模具98分离并使之下降。
应该意识到的是可改变上部和下部模具的移动以提供其它弯曲程序。例如但不限制本发明，可将上部模具98保持静止，可用升降机90将玻璃板G向上移动到一足够距离来在下部模具44和上部模具98之间压制玻璃板G。在另一种非限制性替代方案中，可用活塞108将上部模具98向下移动一足够距离来在上部模具98和下部模具44之间压制玻璃板G，而下部模具44保持在短辊36上。提升连接件94以使卡圈94同衬垫组件72接合，并使得室62被加压。尽管不是必需的，但在后面的这种实施方案中，可用柱或者其它辅助支撑装置(未示出)来支撑下部模具44，从而当将上部模具98降低到并压制进下部模具44时，总负荷不是通过短辊36，而是通过辅助支撑装置支撑。
在上述本发明实施方案中，通过侧壁58和底壁60形成室62，所有的壁都结合到轮廓模具44中。在本发明另一种非限制性实施方案中，底壁是一种独立构件，在压制操作过程中，所述底壁移动到同侧壁接合从而形成所述室。更特别地，包括侧壁58但不包括底壁60的轮廓模具44结合到提升框架76中。再次布置托架38的支柱43和模具44的横向构件以使底壁60同侧壁58的下边缘接触。可使用任何类型便利的密封装置来密封紧靠在侧壁下边缘的底壁60。例如，可用Fiberfrax纸#970来覆盖侧壁的下边缘，所述纸被夹在两层不锈钢箔之间。在操作中，在下部模具44上，玻璃板G被加热并通过重力下垂为初步构形，所述模具44具有成形轨道48和侧壁58。在将模具44适宜地排列在上部模具98的下面后，升降机90将提升框架76向上移动到同托架38接合，并将底壁60移动到同侧壁58的下边缘接合从而形成所述室62。升降机90继续提升托架38，将托架38提升离开短辊36并朝上部模具98的压制面100移动。然后如上所述进行所述压制操作。在完成压制之后，使托架38和提升框架76下降，返回到其初始位置，使底壁60同侧壁58的下边缘分离。底壁60将包括开口68，从而如前所述为加热气体提供入口。作为替代，在开口68处具有一同衬垫组件72接合的可变形的连接件以使加热气体进入到所述室，将可变形的连接件94固定在底壁60上，并在压制操作过程中同底壁60一起移动。
在上述本发明中，当将玻璃板G支撑在下部模具44上时，使之得以支撑，进行初步下垂弯曲、压制成形以及冷却。应该意识到的是可使用其它输送和传递装置来将玻璃板G移进和移出所述成形站26。例如但不限制本发明，首先，可在如图4所示的本领域公知类型的轮廓模具200上使玻璃板G进行初步成形。在经过加热炉220后，轮廓模具200和初步成形的玻璃板G然后进入成形站226，并被排列在上部模具298的下面，所述上部模具298与此处讨论的上部模具98相似。接着，将下部模具244向上移动通过轮廓模具200从而将所述玻璃板G提升离开所述轮廓模具200并将玻璃板G压在上部模具298的压制面299上，所述下部模具244与此处讨论的下部模具44相似，这如在Reese等的USPN4,265,650中公开的一样，在此参考引用其所提供的教导。然后对下部模具244的室262加压来完成玻璃板的成形，所述室被密封紧靠在所述玻璃板G的下表面上。在成形之后，将下部模具244向下移动通过轮廓模具200，并将成形后的玻璃板G放置在轮廓模具上。然后如上所述，所述轮廓模具离开成形站226并将成形后的玻璃板G冷却。
在图5所示的本发明的另一种非限制性实施方案中，将一块或一叠玻璃板G通过一系列输送带鼓轮302输送通过炉300。当热软化玻璃板到达成形站326时，将所述板传递到一耐热、可变形的输送表面304上，所述输送表面304将所述板定位在一上部模具398和一下部模具344之间，所述上部模具398与此处讨论的上部模具98相似，所述下部模具344与此处讨论的下部模具44相似。当适宜定位后，模具398和344彼此相对移动从而在其之间压制所述热软化玻璃板。对下部模具344中的室362加压来完成玻璃板的成形。然后当在玻璃板的下面设置退火环350时，沿着上部模具398的压制面399抽出真空从而在那支撑成形后的玻璃板G。终止上部模具398中的真空，将玻璃板G放置在退火环350上，接着所述退火环350离开成形站326，并当所述玻璃板G以前述方式冷却时，支撑所述玻璃板G。
图6说明了一种玻璃板支撑和输送装置，所述装置可同此处讨论的玻璃板加热和成形装置结合使用。更特别地，框架400包括一对轨道402，以与框托架38的轨道40相似的方式，沿着短辊38输送所述轨道402。将一个或多个柱404安装在轨道402上，并支撑一织物支撑构件406。一可变形的耐热织物408在构件406之间延伸从而提供一种吊床装置，所述吊床装置支撑所述玻璃板G，所述织物408与前述织物相似。横梁构件410使轨道402相互连接并加固所述框架400。玻璃板以与前述图4所述相似的方式成形。更特别地，将玻璃板G设置在织物408上，将框架400输送通过加热炉。当玻璃板G软化时，所述玻璃板开始在织物408上下垂。当框架和玻璃板到达弯曲站时，将框架排列在前述类型的上部模具和下部模具之间。然后模具彼此相对移动，从而开始压制在它们之间被支撑的、初步成形的玻璃板，使用下部模具的加压室来确保玻璃板G的中心部分偏压在上部模具的压制面上。成形之后，将所述玻璃板G保留在所述框架上或者将之传递到退火环冷却。应该意识到的是使用这种类型的装置，不必用压制织物覆盖所述下部模具，因为玻璃板G已被支撑在一可变形的耐热织物上，在压制操作过程中，下部模具必需通过所述织物压制。
在此显示和公开的本发明的形式仅表示其说明性实施方案。可以理解的是不违背由下述权利要求限定的本发明的教导可进行多种改变。
权利要求
1.一种使至少一块热软化玻璃板成形的设备，包括一包括一完整表面压制面的上部模具，所述压制面具有一大体与所述至少一块初步成形的玻璃板的期望曲率形状相符的成形表面；一在上部模具下面支撑所述至少一块玻璃板的支撑装置；一具有一上部玻璃板支撑表面的成形轨道，所述成形轨道支撑所述至少一块玻璃板的选定边缘部分，所述板支撑表面具有一大体相应于所述至少一块玻璃板的选定边缘部分的期望立面轮廓且与上部模具成形表面的相应部分大体互补的外形；一位于所述至少一块玻璃板下面的室；一移动装置，其使上部模具和成形轨道彼此相对移动，以将至少一块玻璃板的至少一个边缘压在上部模具成形表面上，以及一连接件，其将加压气体引入到所述室从而将至少一块玻璃板的至少中心部分朝上部模具的压制面推压。
2.如权利要求1的设备，其中所述支撑装置包括一下部模具，所述下部模具包括成形轨道、一位于所述成形轨道下面的底壁、侧壁以及一可变形的耐热织物，所述侧壁从成形轨道延伸到所述底壁从而形成所述室，所述织物在成形轨道之间延伸。
3.如权利要求2的设备，其中所述移动装置包括一使下部模具在一第一位置和一第二位置之间移动的提升框架，在第一位置，下部模具同上部模具隔开，在第二位置，下部模具接近上部模具，从而使至少一块玻璃板的选定边缘部分被压在下部模具的成形轨道和上部模具的相应部分之间，此外，至少当下部模具位于第二位置时，连接件将加压气体引入到所述室从而在所述室内建立静压。
4.如权利要求3的设备，其中下部模具的底壁包括一入口和衬垫组件，所述提升框架包括连接件，所述连接件包括一卡圈，所述卡圈被构造成能在提升框架位于第二位置时与所述衬垫组件接合。
5.如权利要求3的设备，还包括一上部模具往复移动装置，所述上部模具往复移动装置使上部模具在一上升位置和一下降位置之间移动，在上升位置，上部模具同下部模具隔开，在下降位置，上部模具接近下部模具，从而使至少一块玻璃板的选定边缘部分被压在下部模具的成形轨道和上部模具的相应部分之间。
6.如权利要求3的设备，其中至少一块玻璃板包括叠合的一对玻璃板。
7.如权利要求1的设备，其中所述支撑装置为一位于支撑框架上的耐热可变形的载体，所述室包括所述成形轨道，且所述室位于所述可变形的载体下面。
8.如权利要求7的设备，其中所述移动装置包括一提升框架，所述提升框架能使所述室向上移动紧靠在可变形的载体上，从而使至少一块玻璃板的选定边缘部分被压在所述室的成形轨道和上部模具的相应部分之间。
9.如权利要求7的设备，其中可变形的载体是耐热、可变形的输送表面，所述输送表面支撑所述至少一块玻璃板，并允许至少一块玻璃板向下下垂为初步形状。
10.如权利要求7的设备，其中所述可变形的载体包括一耐热、可变形的织物、多个柱以及一对支撑所述柱的轨道，所述织物悬挂在大体水平延伸的支撑构件之间，从而形成一吊床装置，所述多个柱支撑所述构件。
11.如权利要求1的设备，其中所述上部模具、支撑装置和所述室位于一被加热的箱内。
12.如权利要求11的设备，还包括一向所述室提供加压加热气体的加热气体源。
13.如权利要求12的设备，其中所述加热气体源包括至少一个位于被加热的箱内的管道。
14.如权利要求2的设备，其中所述织物选自纤维玻璃布、不锈钢布及它们的组合，所述侧壁和底壁选自金属板、耐热布及它们的组合。
15.如权利要求1的设备，其中至少一块玻璃板包括叠合的一对玻璃板。
16.如权利要求1的设备，其中所述上部模具为一上部真空模具。
17.如权利要求1的设备，还包括一上部模具往复移动装置，所述上部模具往复移动装置使上部模具在一上升位置和一下降位置之间移动，在上升位置，上部模具同下部模具隔开，在下降位置，上部模具接近下部模具，且至少一块玻璃板的选定边缘部分被压在上部模具和所述支撑装置的相应部分之间。
18.如权利要求1的设备，其中所述支撑装置包括一下部模具，所述下部模具包括成形轨道和从所述成形轨道向下延伸的侧壁，所述移动装置包括一能使下部模具在第一位置和第二位置之间移动的提升框架，提升框架具有一下壁，其中当下部模具位于第一位置时，底壁同所述下部模具的侧壁的下边缘隔开，且下部模具同上部模具隔开，当下部模具位于第二位置时，底壁紧靠在所述下部模具的侧壁的下边缘上从而形成所述室，且下部模具接近上部模具从而使所述至少一块玻璃板的选定边缘部分被压在下部模具的成形轨道和上部模具的相应部分之间，此外，至少当下部模具位于第二位置时，所述连接件将加压气体引入到所述室从而在所述室中建立静压。
19.如权利要求18的设备，其中所述连接件被固定在底壁上。
20.一种使至少一块热软化玻璃板成形的方法，包括在至少一块初步成形的热软化玻璃板的至少边缘附近支撑所述玻璃板；将所述至少一块板排列对准在上部模具和下部成形轨道之间，所述上部模具包括一完整表面压制面，所述压制面具有一大体与所述至少一块玻璃板的期望曲率形状相符的成形表面，所述下部成形轨道包括一上部玻璃板支撑表面，所述支撑表面支撑所述至少一块玻璃板的选定边缘部分，所述板支撑表面具有一大体相应于所述至少一块玻璃板的边缘的期望立面轮廓且与上部模具的相应部分大体互补的外形；使下部成形轨道和上部模具彼此相对移动，从而使所述至少一块玻璃板的选定边缘部分被压在下部成形轨道支撑表面和上部模具的下部成形表面的相应部分之间；将一室定位在所述至少一块玻璃板的下面；密封所述室；以及对所述室加压以使所述板的至少中心部分偏压在上部模具上，从而使所述至少一块玻璃板成形为期望的构形。
21.如权利要求20的方法，其中支撑和排列对准至少一块玻璃板包括将至少一块玻璃板支撑在包括所述成形轨道的下部模具上；当所述至少一块板被支撑在下部模具上时，加热所述至少一块玻璃板达一温度，其中所述至少一块玻璃板的选定边缘部分下垂到与所述成形轨道接触；将所述下部模具排列对准在上部模具的下面，移动包括使上部和下部模具彼此相对移动，从而使所述至少一块玻璃板的选定边缘部分被压在下部模具和上部模具的相应部分之间。
22.如权利要求21的方法，还包括提供一下部模具，所述下部模具具有从所述成形轨道向下延伸的侧壁和底壁，从而形成所述室，且移动下部成形轨道和上部模具以在其间压制所述至少一块玻璃板的选定部分会大体密封所述室。
23.如权利要求22的方法，还包括将一上部可变形构件横跨架设在下部模具的成形轨道之间，所述构件横跨展开以支撑所述至少一块玻璃板的至少中心部分，对所述室加压将支撑在所述可变形构件上的所述至少一块板的至少中心部分偏压在上部模具上。
24.如权利要求22的方法，其中移动包括使至少下部模具在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，所述至少一块玻璃板同上部模具隔开，在第二位置，所述至少一块玻璃板的至少选定边缘部分被压在上部模具上。
25.如权利要求22的方法，其中移动包括使至少上部模具在一上升位置和一下降位置之间移动，在上升位置，上部模具与所述至少一块玻璃板隔开，在下降位置，至少一块玻璃板的至少选定边缘部分被压在上部模具上。
26.如权利要求22的方法，还包括在将所述至少一块玻璃板压在上部模具上之前将下部模具支撑在输送辊上以及将下部模具提升离开所述输送辊。
27.如权利要求21的方法，还包括提供一下部模具，所述下部模具具有从成形轨道向下延伸的侧壁，和提供一可在一第一位置和一第二位置之间移动的底壁，在第一位置，底壁同所述下部模具侧壁的下边缘隔开，在第二位置，底壁同侧壁的下边缘接触且形成所述室，此外，移动下部成形轨道和上部模具以在其间压制所述至少一块玻璃板的选定部分会大体密封所述室。
28.如权利要求20的方法，其中所述室包括所述成形轨道。
29.如权利要求28的方法，其中所述支撑和排列对准包括在将所述至少一块玻璃板加热到其热软化温度时，在多个输送辊上输送所述至少一块玻璃板，将所述热软化玻璃板传递到一耐热可变形的织物上，其中所述玻璃板下垂为初步构形；并将所述玻璃板输送到上部模具和所述室之间；移动包括使所述室向上移动以同织物接触并将玻璃板压在上部模具上且大体密封所述室。
30.如权利要求28的方法，其中支撑和排列对准包括将所述至少一块玻璃板支撑在一耐热可变形的织物上，所述织物是被支撑在一输送框架上的；使所述至少一块板和支撑框架移动通过一炉，从而将所述至少一块玻璃板加热到其热软化温度，其中所述至少一块玻璃板通过重力下垂为初步构形；将初步成形的在所述支撑框架上的所述至少一块玻璃板排列对准在上部模具和所述室之间；且使所述室向上移动以同所述织物接触并将所述至少一块玻璃板压在上部模具上并大体密封所述室。
31.如权利要求20的方法，还包括在所述室内提供不超过1.5psi的静压。
全文摘要
一种使热软化玻璃板成形的设备，所述设备包括一具有完整表面压制面的上部模具，所述平面具有一大体与所述板的期望曲率形状相符的成形表面；在所述上部模具下面，用于支撑所述板的支撑装置；一具有上部板支撑表面的成形轨道，所述支撑表面支撑所述板的选定边缘部分，所述板支撑表面具有相应于所述板选定边缘部分的期望立面轮廓，且与所述上部模具成形表面的相应部分互补的外形；位于所述板下面的室；一使所述上部模具和成形轨道彼此相对移动从而将所述板的至少一个边缘压在所述上部模具成形表面上的移动装置；以及一个用于将加压气体引入所述室从而将所述板朝所述上部模具压制面推进的连接件。
文档编号C03B23/02GK1714054SQ200380103558
公开日2005年12月28日 申请日期2003年11月17日 优先权日2002年11月18日
发明者J·H·施瓦茨, M·M·萨卡 申请人:Ppg工业俄亥俄公司