用于使玻璃盘片弯曲的带有弯曲的支承面的重力弯曲模具的制作方法

本发明涉及一种用于使玻璃盘片弯曲的重力弯曲模具以及由此所执行的重力弯曲方法。

背景技术

用于机动车的安装玻璃典型地具有弯曲部。广泛使用的用于使玻璃盘片弯曲的方法是所谓的重力弯曲(英文也称为重力弯曲(gravitybending)或下陷弯曲(sagbending))。在此，在初始状态中为平坦的玻璃盘片布置在大多框架式的弯曲模具的支承面上。于是，盘片被加热到至少其软化温度上，使得盘片中心在重力的影响下下沉，由此形成弯曲。通过重力弯曲可实现最终的弯曲。这样的方法例如由文件gb813069a已知。然而，在更为复杂的盘片形状的情况中，常常使用多级弯曲方法。典型地在第一弯曲步骤中借助于重力弯曲产生预弯曲，而在第二弯曲步骤中，常常借助于在两个互补的弯曲模具中的压弯来产生最终的形状。这样的多级弯曲方法例如由文件ep1836136b1、us2004107729a1、ep0531152a2和ep1371616a1已知。

传统的重力弯曲模具具有框架式或环式的支承面，其与玻璃盘片的环绕的边缘区域处于接触。在此，支承面构造成平坦的并且向内倾斜，以便于粗略地适配于玻璃盘片的最终形状。然而，支承面的该形状可在玻璃盘片上产生压痕并且由此负面地影响玻璃盘片的品质。如果在初始状态中将平坦的玻璃盘片存放到支承面上，则其首先仅与支承面的外棱处于接触，因为外棱由于支承面的倾斜而处于最高。在弯曲模具与玻璃盘片之间的大致线形的该接触可导致高的压力负载，由此形成压痕。同样可发生的是，玻璃盘片在最终弯曲的状态中仅仅放置在支承面的内棱上，其中，同样可形成压痕。

还已知一种复杂的重力弯曲工具，利用其可改善盘片品质并且可产生尤其强的盘片弯曲。如此以来，文献wo2008068526a1、us5882370a和us2008134721a1例如公开了一种带有铰接地支承的边缘区域的重力弯曲模具。边缘区域首先定位在下面，使得当平坦的盘片存放在重力弯曲模具上时，重力弯曲模具构造成相对平坦的，并且其随着增大的盘片弯曲向上摆动，以便于在边缘区域中经济适宜地实现更强烈的弯曲。然而，带有用于产生摆动运动的器件和铰接部的工具非常复杂，这提高了制造、维护强度和易故障性。

技术实现要素：

本发明所基于的目的在于，提供一种改善的重力弯曲模具，利用其改善玻璃盘片品质，尤其避免工具压痕，而不需要更为复杂的弯曲方法。

该目的根据本发明通过根据独立权利要求1的重力弯曲模具来实现。由从属权利要求获悉优选的设计方案。

用于使玻璃盘片弯曲的根据本发明的重力弯曲模具具有框架形的支承面，其适用于在其上布置玻璃盘片。重力弯曲模具是所谓的下模具，盘片可被存放到其上，使得指向上的支承面碰触玻璃盘片的面向地面的下表面。仅玻璃盘片的边缘区域与框架形的或框架式的支承面处于直接接触，而玻璃盘片的最大的部分不具有与弯曲模具的直接接触。这样的弯曲模具还可被称为环(弯曲环)或框架(框架模具)。支承面不必非要形成完整的框架，而是也可以是中断的。支承面以完整的或中断的框架形式来构造。

重力弯曲模具还可被称为弯曲工具。在此，支承面表示大致指向上的由地面背对的面，其根据规定设置成用于承载玻璃盘片。支承面通过棱来限制。而弯曲过程不必非要使整个支承面与玻璃盘片处于直接接触。而是可给出支承面的如下区域，其与实际上的接触区域形成统一的、大致朝向上的面，然而不与玻璃盘片达到直接接触。

支承面具有外棱和内棱，它们分别环绕地框架式地伸延。内棱面向中心并且在根据规定的使用中面向玻璃盘片中心。外棱指向外并且在根据规定的使用中面向盘片棱并且背对玻璃盘片中心。玻璃盘片的环绕的侧棱可布置在支承面上或者也可逐段地或环绕地突出超过支承面。

不同于传统的重力弯曲模具，支承面不是构造成完全平坦的，而是部分弯曲的。根据本发明的支承面具有外部的、中间的和内部的区域。这些区域同样构造成框架式的，其中，所述外部的区域包围中间区域，中间区域又包围内部区域。外部区域面向外棱，内部区域面向内棱，并且中间区域布置在外部区域与内部区域之间。这些区域在横截面中可通过在支承面的外棱与内棱之间的重力弯曲模具来识别出，其中，由外棱出发在内棱的方向上首先布置外部区域，之后布置中间区域且随后布置内部区域。

支承面的外部区域根据本发明构造成平坦的。中间区域可构造成平坦的或稍微弯曲的。内部区域相反地具有相对强的弯曲，其与玻璃盘片的在重力弯曲过程中产生的弯曲相反。因为盘片中心在重力的作用下下沉并且盘片边缘相对于盘片中心被抬高，因此在重力弯曲的情况中使玻璃盘片如此弯曲，使得下部的盘片表面凸地弯曲而上部的盘片表面凹地弯曲。在此，下部的盘片表面表示玻璃盘片的面向弯曲模具且面向地面的那个主面，而上部的盘片表面指的是玻璃盘片的背对弯曲模具且指向上的那个主面。根据本发明的支承面的内部区域因此是凸地弯曲的，使得第二区域的弯曲和玻璃盘片的弯曲彼此相反。

支承面的高度在中间和内部区域中在从外棱至内棱的方向上降低。通过支承面的根据本发明的成型所避免的是，玻璃盘片仅仅放置在支承面的棱上。代替地，玻璃盘片首先面式地放置在外部区域上且在执行弯曲之后面式地放置在中间区域上。产生干扰的工具压痕的危险可由此有效地被避免。这样的压痕可降低玻璃盘片的品质或者使得玻璃盘片甚至完全不可使用。当在初始状态中为平坦的玻璃盘片被放置到支承面上时，则其首先仅与处于最高的平坦的外部区域处于接触。与在其中玻璃盘片起初仅仅放置在外棱上的传统的支承面相反，外部区域于是在弯曲过程之前为玻璃盘片提供大面积的接触区域。在执行加热的盘片的弯曲之后，由于玻璃盘片的中间区域下沉到支承面的中间区域上，在支承面与玻璃盘片之间的接触区域移动，在这里玻璃盘片在进行弯曲之后又面式地被放置。支承面的内棱不与玻璃盘片达到接触，这通过强烈弯曲的内部区域来确保。通过在内棱与玻璃盘片之间的缺失的接触又可避免工具压痕。

根据本发明的支承面于是通过首先在初始状态中且紧接着在最终弯曲状态中避免工具压痕来提高被弯曲的玻璃盘片的品质。同时不需要弯曲装置和弯曲方法的复杂的匹配。仅仅需要将现存装置的支承框架通过根据本发明的来替代。如此以来可将本发明简单地集成到已存在的设备和过程中。这是本发明的大优点。

平坦的外部区域有利地布置成水平的。其整体上位于水平的、平坦的平面中，使得玻璃盘片可存放到其上并且能可靠地支承在其上。

中间区域向内、即朝向内棱倾斜，使得支承面的高度在中间区域中从外向内降低。中间区域可构造成平坦或弯曲的，其中，该弯曲相较于在支承面的内部区域中不那么显著。如果中间区域构造成弯曲的，则其优选地凸地弯曲，使得其具有与玻璃盘片的弯曲相反的弯曲，内部区域亦是如此。

支承面的外部区域、中间区域和内部区域可以该顺序彼此直接邻接。然而，应当避免例如在平坦的外部区域和平坦的中间区域之间出现锋利的棱。于是，在区域之间的交付应当流畅且弯曲地伸延。在区域之间还可布置过渡区域。于是，甚至当例如通过凹入部使区域彼此分开时，也基本上满足功能。然而，在外部与中间或在中间与内部区域之间不应当存在伸出超过外部区域的区域。总的来说，外部区域应当是支承面的处于最高的区域。

外部区域优选地直接邻接到支承面的外棱处。内部区域优选地直接邻接到支承面的内棱处。于是，理想地满足功能。然而基本上还可设想的是，在内部或外部区域与相应的棱之间布置另外的区域，尤其是根据规定不与玻璃盘片达到接触的这样的区域。然而，这些另外的区域不会有助于支承面的根据本发明的功能。例如，支承面在平坦的外部区域与外棱之间还可具有下降的区域或在弯曲的内部区域与内棱之间具有平坦的、下降的区域。

内部区域比中间区域更强烈地弯曲，于是具有更小的弯曲半径。支承面的内部区域的所需的弯曲的程度主要取决于待弯曲的玻璃盘片的几何形状并且可借助于在规划弯曲工具的情况中专业领域中常见的计算来测定。内部区域的弯曲尤其如此来选择，使得玻璃盘片在最终的弯曲状态中不碰触内棱。

在一优选的设计方案中，内部区域中的弯曲半径为最高200mm，尤其优选地20mm至100mm。在中间区域中的弯曲半径优选地为至少200mm，尤其优选地至少400mm。由此在通常的盘片弯曲中获得尤其良好的结果。

弯曲半径在中间区域和在内部区域中分别可以是恒定的，使得弯曲半径在区域之间的过渡部处或多或少地突然改变。可为有利的是，内部区域和/或中间区域的弯曲半径在从外棱至内棱的方向上至少逐段地减小。于是，在从外棱至内棱的横截面中存在相应的区域的至少一个区段，在其中弯曲由外向内越来越强烈。由此使得支承面的内棱进一步下沉并且减小在内棱与玻璃棱之间的接触的危险。带有减小的弯曲半径的区段优选地直接邻接到内棱处，使得在内棱处、且仅在该处出现最小的弯曲半径。

支承面优选地具有3cm至20cm、尤其优选地5cm至15cm的宽度。这样的宽度对于重力弯曲模具的支承面而言是常见的。宽度指的是支承面沿着在外棱与内棱之间的最短连接的伸展，尤其大致垂直于两个棱。

在重力弯曲的情况中，主要是中间区域作用到玻璃盘片上，因此，中间区域应当总计为支承面的大部分。中间区域的宽度优选地为支承面宽度的至少50%，尤其优选的地至少70%，特别尤其优选为80%至90%。

支承面的平坦的外部区域的宽度应当为至少5mm，优选为5mm至20mm。由此确保在支承面上的稳定的初始定位并且将压力分布在足够大的面上，以便于避免工具压痕。支承面的弯曲的内部区域的宽度应至少为2mm、优选地2mm至10mm。

重力弯曲模具的支承面可覆盖以织物、尤其含有金属的织物。这一方面用于填料，以便于进一步减小工具压痕的危险，另一方面用于热隔离，以便于减小通过重力弯曲模具引起的玻璃盘片的冷却。

本发明此外包括一种用于重力弯曲玻璃盘片的装置，其包括根据本发明的重力弯曲模具、用于使玻璃盘片加热的器件和用于将玻璃盘片布置到重力弯曲模具上的器件。玻璃盘片例如可借助于滚轮通过通道炉，玻璃盘片在这里被加热，并且紧接着被运输模具所容纳并且被存放到重力弯曲模具上。备选地还可将玻璃盘片放置到重力弯曲模具上并且与重力弯曲模具一同被运输穿过炉至弯曲工位。

用于将玻璃盘片布置在重力弯曲模具上的器件尤其是带有朝向下的接触面的上运输模具。玻璃盘片被抽吸或吹到接触面上。重力弯曲模具运动到运输模具之下(或备选地运输模具运动到重力弯曲模具之上)，任选地，以靠近到运输模具处并且通过关停抽吸作用或吹气作用的方式将玻璃盘片存放到重力弯曲模具的支承面上。运输模具的接触面优选地构造成平坦的，由此可任选的运输在初始状态中为平坦的玻璃盘片。

该装置有利地设计用于多级的玻璃弯曲过程，在其中首先在根据本发明的重力弯曲模具上借助于重力弯曲使玻璃盘片预弯曲，并且紧接着借助于压弯将其带到最终的形状中。为此，该装置具有带有指向下的接触面的上压弯模具和带有指向上的接触面的下压弯模具，在其间挤压玻璃盘片。下弯曲模具优选地同样具有框架式的接触面。

该装置可特意地包括用于使玻璃盘片从重力弯曲模具运动到下压弯模具上的器件，例如另一上运输模具。在一有利的设计方案中，重力弯曲模具和下压弯模具组合在共同的工具中，其中，下压弯模具的接触面包围重力弯曲模具的支承面或反之亦然。下压弯模具的接触面与重力弯曲模具的支承面可通过垂直移位相对彼此运动，从而能在第一状态(在其中重力弯曲模具的支承面布置地比下压弯模具的接触面更高)与第二状态(在其中下压弯模具的接触面布置地比重力弯曲模具的支承面更高)之间变换。如果玻璃盘片在第一状态中在重力弯曲模具上被预弯曲，则可通过过渡到第二状态中来简单地将其交付到下压弯模具上。

在压弯的情况中，玻璃盘片的侧棱沿着接触线放置在下压弯模具的接触面上。接触线在挤压期间从第一接触线迁移至挤压线(即，在接触面上移位)。在一尤其有利的改进方案中，接触面在第一接触线与挤压线之间构造成凸地弯曲的。接触面的凸的弯曲与玻璃盘片的弯曲方向相反。于是，接触面仿佛从玻璃盘片弯离，由此防止盘片主面与接触面达到碰触。代替地，即使在强烈的盘片弯曲的情况中仍确保保持沿着玻璃盘片的侧棱的线式接触。利用根据本发明的下压弯模具可制成带有尤其在边缘区域中的强烈的弯曲且带有较高光学品质的玻璃盘片。

下压弯模具具有接触面，其构造成框架式的。在弯曲过程期间，不是整个接触面而是仅仅在第一支承线与挤压线之间的区域与玻璃盘片达到直接接触。接触面不是所谓的阳模，即，不是实心的弯曲模具，其设置成用于与玻璃盘片的大部分达到接触。代替地，接触面构造成框架式或框架形的并且匹配于待弯曲的玻璃盘片的轮廓，从而其适用于接触玻璃盘片的环绕的侧棱。玻璃盘片的下表面不具有与接触面的直接接触，而是仅仅其侧棱。

紧接着，玻璃盘片的侧棱与下压弯模具的接触面达到接触。在玻璃盘片与接触面之间的直接接触于是构造成线式或线形的，其中，该线在本发明的思想中表示接触线。当在开始变型之前工具彼此靠近时，沿着玻璃盘片首先碰触接触面的那个接触线在本发明的思想中被称为第一接触线。一旦开始实际上的压弯并且盘片变型时，玻璃盘片的侧棱在接触面上移位。由于玻璃盘片的越来越大的弯曲，接触线向内、远离框架式的接触面的外部的限制棱迁移。如果弯曲模具随着在达到最终的盘片形状之后结束压弯时达到其最终的位置中，则接触线最大地移位并且达到了其位于最为内部的位置。该接触线在本发明的思想被称为挤压线。在玻璃盘片与下弯曲模之间的直接接触在在整个弯曲方法期间始终仅线式地沿着接触线。下盘片表面从来不与下弯曲模具达到接触。

下压弯模具的接触面具有至少一个区段，在其中其至少在第一接触线与挤压线之间的区域中构造成凸的弯曲的。玻璃盘片从上压弯模具如此压入到下压弯模具中，使得盘片中心下沉并且盘片边缘相对于盘片中心抬高。于是，玻璃盘片如此弯曲，使得下盘片表面凸地弯曲而上盘片表面凹地弯曲。接触面是凸地弯曲的，使得接触面的弯曲与玻璃盘片的弯曲彼此相反。接触面的高度在从外棱至内棱的方向上降低。接触面的内部区域于是仿佛从玻璃盘片弯离，使得即使在强烈的盘片弯曲的情况中仍避免接触面碰触下盘片表面。

弯曲如此来选择，使得下盘片表面在最终弯曲状态中也不碰触接触面。下盘片表面与接触面于是应始终包夹大于0°的角度，其在本发明的思想中被称为自由角度。由于盘片弯曲，为了准确地确定自由角度，使用在接触线处的相应的切线面。在玻璃盘片与接触面之间的自由角度在挤压线处优选地为至少3°、尤其优选地至少5°、例如5°至8°。由此使盘片表面与接触面间隔足够远，以便于还在考虑制造公差的情况下有效地排除直接接触。在第一接触线与挤压线之间的接触面的弯曲半径应当有利地为最高750mm、优选地最高500。由此在待弯曲的玻璃盘片的通常的弯曲半径的情况中获得尤其良好的结果并且确保足够的自由角度。

上压弯模具在一有利的设计方案中构造成所谓的阳模，于是具有全面地指向下的接触面或作用面。与框架弯曲模具相反地，还可称为实心的这样的作用面在弯曲步骤结束时与上盘片表面的大部分或甚至整个上盘片表面处于接触。实心的上压弯模具接合框架式的下压弯模具尤其适用于压弯。上压弯模具的作用面尤其成型成凸的并且所具有的几何形状相应于最终弯曲的盘片的几何形状。

本发明还包括用于使玻璃盘片弯曲的组件，包括根据本发明的重力弯曲模具或根据本发明的装置以及布置在重力弯曲模具的支承面上的玻璃盘片。

本发明此外包括用于使玻璃盘片弯曲的方法，至少包括如下方法步骤：

(a)将玻璃盘片加热到至少其软化温度上并且将玻璃盘片布置在根据本发明的重力弯曲模具的支承面上，更准确来说布置在支承面的平坦的外部区域上；

(b)玻璃盘片的重力弯曲；

(c)玻璃盘片的冷却。

玻璃盘片的加热可在布置在重力弯曲模具之前或之后进行。在重力弯曲的情况中，在玻璃盘片与支承面之间的接触区域从支承面的外部区域迁移到平坦的或稍微弯曲的中间区域中，玻璃盘片面式地放置在这里。然而，接触区域不迁移直至不被玻璃盘片碰触的支承面的内棱。

待弯曲的玻璃盘片优选地包含如对于窗玻璃所常见的钙钠玻璃，然而也可包含其它玻璃类型，例如硼硅酸盐玻璃或石英玻璃。玻璃盘片的厚度典型地为0.5mm至10mm、优选地1mm至5mm。

用于使玻璃盘片弯曲的典型的温度为500℃至700℃，尤其在使由钙钠玻璃构成的盘片弯曲的情况中为大约650℃。

玻璃盘片的冷却可在根据本发明的重力弯曲模具上实现或也可在盘片被交付到其上的其它模具上实现。冷却可在环境温度下实现或通过激活的冷却装置来实现。根据本发明的重力弯曲模具尤其适用于制造弯曲的、预紧的玻璃盘片，如其例如作为机动车的侧玻璃或后玻璃所常见的。因此，在一优选的实施方案中，玻璃盘片在被弯曲之后通过快速的冷却被热预紧。玻璃盘片为此在弯曲之后被交付到所谓的预紧框架上，玻璃盘片在预紧过程期间支承在该预紧框架上。

该方法优选的是多级弯曲方法，在其中玻璃盘片借助于重力弯曲来预弯曲，并且紧接着借助于压弯被带到最终的形状中。为此，玻璃盘片在重力弯曲之后被从重力弯曲模具交付到下压弯模具上。压弯在下压弯模具与互补的上压弯模具之间实现。在优选的实施方案方面，上述实施方案与用于使玻璃盘片弯曲的装置相关联地适用。

本发明此外包括用于使用于陆地上的、空气中的或相对水的交通的运输器件的玻璃盘片重力弯曲、优选地用于使轨道车辆或机动车的窗玻璃重力弯曲、尤其用于使轿车的后玻璃、侧玻璃或顶玻璃重力弯曲的根据本发明的重力弯曲模具的用途。

附图说明

接下来根据附图和实施例详细阐述本发明，附图是示意图并且不按比例。附图不以任何方式限制本发明。

其中：

图1显示了这种类型的重力弯曲模具的俯视图，

图2显示了在使玻璃盘片重力弯曲期间穿过这种类型的重力弯曲模具的横截面，

图3显示了穿过根据本发明的重力弯曲模具的一区段的横截面，

图4显示了在使玻璃盘片重力弯曲期间穿过根据图3的区段的横截面，

图5为了对比而显示了在使玻璃盘片重力弯曲期间穿过传统的重力弯曲模具的一区段的横截面，以及

图6显示了根据本发明的方法的一实施形式的流程图。

具体实施方式

图1显示了这种类型的重力弯曲模具1的俯视图。框架式的接触面2通过环绕的外棱3和环绕的内棱4来限制。支承面2的宽度b例如为大约10cm。在弯曲过程期间，支承面2与待弯曲的玻璃盘片的环绕的边缘区域处于接触。

图2显示了在根据规定的使用中这种类型的重力弯曲模具1。在初始状态中为平坦的玻璃盘片i被存放到支承面2上(图2a)。玻璃盘片i于是被加热，使得其被软化且可变型。未被重力弯曲模具1支撑的盘片中心在重力的影响下下沉，由此实现盘片弯曲(图2b)。

图3显示了根据本发明的重力弯曲模具1的一区段的细节图。支承面2不是如迄今常见地那样完全构造成平坦的且倾斜的。其由三个区域构成：外部区域2a、中间区域2c和内部区域2b。外部区域2a构造成平坦的且水平的并且邻接到外棱3处。中间区域2c构造成平坦的且向内倾斜的，然而也可构造成稍微弯曲的、尤其凸地弯曲的。内部区域2b邻接到内棱4处并且构造成凸的弯曲的。由于中间区域2c的倾斜和内部区域2b的弯曲，支承面2的高度从外部区域2a出发降低直至内棱4。

支承面2的宽度b例如为100mm，外部区域2a的宽度例如为15mm，中间区域2c的宽度例如为80mm并且内部区域2b的宽度例如为5cm。支承面2的宽度b的大约80%于是落到中间区域2c上，其在重力弯曲的情况中作用到玻璃盘片i上。在玻璃盘片i起初放置在其上的外部区域2a上，宽度b的大约15%落到中间区域上。内部区域2b未参与自身的弯曲并且仅确保内棱4未达到与玻璃盘片相接触，宽度b的仅仅5%落到其上。

图4显示了在重力弯曲期间根据本发明的重力弯曲模具1的所述区段。在初始状态中为平坦的玻璃盘片i被放置到支承面2的平坦的、水平的外部区域2a上(图4a)。因为压紧力分布在相对大的面上，因此仅仅相对较小的压力被重力弯曲模具1施加到玻璃盘片i上，从而减小工具压痕的危险。如果玻璃盘片i在软化之后在重力的影响下开始弯曲，则在玻璃盘片i与支承面2之间的接触区域在内棱4的方向上迁移到中间区域2c上。由于玻璃盘片i和内部区域2c的反向弯曲，玻璃盘片i不与内棱4碰触，这又可产生工具压痕。总的来说，通过根据本发明的支承面2提高了玻璃盘片i的光学品质。

图5为了对比而显示出传统的重力弯曲模具1的相应的区段。支承面构造成平坦的且向内倾斜的。平坦的玻璃盘片i首先存放到外棱上。弯曲的玻璃盘片i放置在内棱上。于是，玻璃盘片不仅在弯曲之前而且在弯曲之后放置在支承面的棱上，由此使得压紧力强烈地对中，因此施加高的压力。如此以来可形成非期望的工具压痕，其降低玻璃盘片i的光学品质。

图6根据流程图显示了根据本发明的方法的一实施例。

附图标记清单

(1)重力弯曲模具

(2)重力弯曲模具1的支承面

(2a)支承面2的外部区域

(2b)支承面2的内部区域

(3)支承面2的外棱

(4)支承面2的内棱

(b)支承面2的宽度

(i)玻璃盘片。