專利背景
2011年2月前,各種曲率的彎曲玻璃板被套用於建築和汽車行業,而且隨著科學技術的發展,大尺寸、大曲率、較薄的彎曲玻璃板也越來越被廣泛使用。常見的用於彎曲玻璃板的方法主要有兩種:一是重力彎曲成型,包括將玻璃板支撐在與最終成型形狀接近的彎曲框架或模具上、然後將
玻璃板送進加熱爐進行加熱、最終玻璃板軟化後通過自身的重力使其邊部與彎曲框架或模具逐漸貼合而彎曲成指定的形狀等步驟;二是壓製成型,包括加熱和軟化玻璃板、通過水平傳輸裝置將玻璃板送進成型區並設定於具有凹形成型表面的下部壓制凹模上、最後具有凸形成型表面的上部壓制凸模與下部壓制凹模相向運動對壓玻璃板以實現最終的彎曲成型等步驟。
如圖1和圖2所示,對於傳統的彎曲玻璃板壓製成型方法:當玻璃板1經加熱爐3加熱軟化後通過水平傳輸輥道2被運送進成型區4時,玻璃板1的溫度一般在600℃~650℃,然後下部壓制凹模6穿過水平傳輸輥道2將玻璃板1托起並一起向上運動,此時玻璃板1水平方向運動速度減慢或已經停止,而水平傳輸輥道2仍然繼續旋轉運行,這樣當玻璃板1的彎曲深度和彎曲弧度都較大時,其四個角部隨著下部壓制凹模6的提升而被提起,而玻璃板1彎曲弧度較大的時候,其中央區域由於自身重力作用而下垂,就會造成玻璃板1中央區域不能及時脫離水平傳輸輥道2,使得玻璃板1與水平傳輸輥道2接觸時間過長,在玻璃板中央區域產生輥道痕跡,造成光學變形,影響玻璃板的光學質量;套用上述2011年2月前已有技術所採用的裝置包括水平傳輸輥道2、加熱爐3、上部壓制凸模5和下部壓制凹模6,其中驅動下部壓制凹模6向上運動和向下運動的升降裝置(未示出)可以由電機、減速箱和滾珠絲槓組成,也可以為氣缸或液壓缸,所述升降裝置位於所述下部壓制凹模6下方;當所述升降裝置由電機、減速箱和滾珠絲槓組成時,所述
電機的電機軸連線所述減速箱的輸入軸,所述減速箱的輸出軸連線所述滾珠絲槓的螺桿,所述滾珠絲槓的螺母固定連線所述下部壓制凹模6;當所述升降裝置為氣缸或液壓缸時,所述下部壓制凹模6固定在所述
氣缸或
液壓缸的
活塞桿的頂端。
在實際生產過程中,如果軟化後的玻璃板與水平傳輸輥道接觸時間超過0.12秒時,玻璃板上就會產生輥道痕跡,例如當驅動電機驅動下部壓制凹模向上運動速度為300毫米/秒且玻璃板彎曲深度大於40毫米時,從下部壓制凹模接觸玻璃板到玻璃板中央區域脫離輥道所用的時間超過了0.12秒,從而導致玻璃板的中央區域有輥道痕跡產生。而實際生產時驅動電機驅動下部壓制凹模向上運動的速度被控制在一定範圍內,並不能被無限制的提高。
為了避免上述缺點,已知一系列的套用解決方案,例如在專利檔案CN1771203A中提到一種用來產生用於支撐預熱玻璃板的氣墊的裝置,該氣墊由一個腔室產生,該腔室連線到一個壓縮氣體源上,腔室的上壁與玻璃板的形狀相適應並且分布多個出氣口,壓縮氣體通過腔室出氣口流出用於支撐玻璃板。以及專利檔案CN2541457Y涉及一種熱氣流內循環氣墊式玻璃彎鋼化成型裝置,在該裝置的成型室內的底部置有加熱箱,氣墊箱置於加熱箱的上面,在該加熱箱與氣墊箱間有所述的風機連通,在加熱箱內加熱後的氣體通過風機流進氣墊箱,從氣墊箱吹出的熱氣流產生的氣墊用於支撐玻璃板。
在上述兩篇專利檔案中,使玻璃板快速脫離水平傳輸輥道的方式是通過氣流產生的氣墊來托起玻璃板,這種方式會面臨一系列技術上的問題,例如玻璃板精確定位、氣體平衡、氣體溫度對玻璃的影響、採用的氣體產生裝置和控制裝置在高溫環境下的耐熱問題等,這些技術問題增加了實際生產中的套用難度以及生產成本。
另外,隨著汽車工業技術的不斷發展,汽車窗用玻璃板的型面趨於複雜、彎曲深度也逐漸增大,如果直接使用下部壓制凹模提升玻璃板,對玻璃板彎曲深度較大的地方來說,在下部壓制凹模上升的過程中,玻璃板的中央區域處於懸空狀態,因此下垂最多;又由於玻璃板在一定的溫度狀態下其變形伸長量是一定的,當玻璃板中央區域變形最大時,玻璃板兩邊的伸長量就往中央區域靠近,其角部向下彎曲的變形量就小且由於玻璃板的彈塑性和不可展開性,在玻璃板受到上下模具對壓前,容易在角部區域(如圖3中的G1、G2、G3、G4)產生褶皺,在後續的模具對玻璃的壓制已經無法讓已經產生的褶皺消除;同時對於型面複雜彎曲深度較大的玻璃,多次彎曲成弧比一次彎曲成弧使玻璃的彎曲弧度變化得更加柔和,更容易形成雙向彎曲,2011年2月前大多數技術採用增加預彎曲工序來實現多次彎曲成弧,但是這樣也增加了生產成本。
專利CN1518524A涉及到一種預成型玻璃板的方法,在壓力彎曲工位該輪床的支撐包括多個軌道,這些軌道沿著輸送的方向延伸,且沿著垂直於輸送方向具有相同或不同的高度;專利US20040244424A1提到用彎曲輥輪或組合連線輥輪預成型玻璃板的方法,將玻璃板預先彎曲成接近圓錐或圓柱形狀;以上兩個專利中所提到的方法都是將玻璃板兩邊預先進行彎曲,以接近玻璃板最終彎曲形狀,但是這種方式只能使玻璃板預先彎曲成圓錐或圓柱形狀,不能沿著玻璃板前進方向進行預成型,也無法形成球面。
發明內容
專利目的
《一種彎曲玻璃板的方法和裝置》所要解決的技術問題是針對2011年2月前已有方法和裝置無法使位於成型區水平傳輸輥道上的被加熱軟化的玻璃板脫離水平傳輸輥道而不產生輥道痕跡的不足,提供一種彎曲玻璃板的方法和裝置,同時該方法和裝置能對被加熱軟化的玻璃板進行預彎曲處理。
技術方案
一種彎曲玻璃板的方法,包括:
步驟1:在加熱爐中加熱和軟化玻璃板;
步驟2:通過水平傳輸輥道將被加熱軟化的玻璃板運送出加熱爐運送進成型區;
步驟3:下部壓制凹模向上運動托起被加熱軟化的玻璃板;
步驟4:上部壓制凸模與下部壓制凹模相向運動以擠壓所述玻璃板完成玻璃板最終形狀的壓制;
步驟5:將最終成型的彎曲玻璃板運送進冷卻區或鋼化區處理;
其特徵在於:還包括在所述步驟2和所述步驟3之間加入設定一支撐模向上運動先於下部壓制凹模將被加熱軟化的玻璃板托起脫離水平傳輸輥道並進行預彎曲步驟。
該發明解決其技術問題所採取的裝置技術方案是:適於套用上述方法的一種彎曲玻璃板的裝置,包括:用於加熱和軟化玻璃板的加熱爐;用於運送玻璃板的水平傳輸輥道;用於壓制玻璃板最終成型的上部壓制凸模和下部壓制凹模,所述上部壓制凸模具有與最終彎曲玻璃板的凹面相配合的凸形成型表面,所述下部壓制凹模為環狀且具有與最終彎曲玻璃板的凸面相配合的凹形成型表面;其特徵在於:還包括用於支撐和預彎曲玻璃板的支撐模,所述支撐模的彎曲深度小於所述下部壓制凹模對應邊的彎曲深度,所述支撐模具有一條邊、兩條邊或四條邊,所述支撐模的初始位置低於水平傳輸輥道上表面且不低於所述下部壓制凹模的初始位置,所述支撐模向上運動到達的最高位置低於所述下部壓制凹模上升處於最高位置時的下表面,所述支撐模安裝在增設的升降裝置上。
有益效果
該發明採用的方法和裝置使得被加熱軟化的玻璃板通過支撐模快速脫離水平傳輸輥道,減少了玻璃板與水平傳輸輥道的接觸時間,消除了玻璃板上產生輥道痕跡的可能性;同時,玻璃板在支撐模上在上升過程中利用自身重力預先彎曲到一定弧度,為玻璃板在其後的最終壓制彎曲成型中提供了更好的玻璃板過渡型面;該方法和裝置簡化了加工過程和設備,節省了生產成本,同時提高了產品的生產效率。
附圖說明
圖1為傳統的彎曲玻璃板壓製成型裝置示意圖;
圖2為傳統的彎曲玻璃板壓製成型方法彎曲過程示意圖;
圖3為傳統的彎曲玻璃板形成的皺褶區域示意圖;
圖4為該發明中彎曲玻璃板的裝置組成示意圖;
圖5為該發明中由環狀四條邊組成的支撐模示意圖;
圖6為該發明中由單邊組成的支撐模示意圖;
圖7為該發明中由長邊和短邊組成的支撐模示意圖;
圖8為該發明中由兩側邊組成的支撐模示意圖;
圖9為該發明玻璃板被支撐模托起脫離水平傳輸輥道過程示意圖;
圖10為該發明玻璃板從支撐模轉移至下部壓制凹模過程示意圖;
圖11為該發明玻璃板壓制最終彎曲形狀過程示意圖;
圖12為該發明玻璃板最終彎曲成型後轉移至冷卻或鋼化工位過程示意圖。
權利要求
1.一種彎曲玻璃板的方法,包括:
步驟1:在加熱爐中加熱和軟化玻璃板;
步驟2:通過水平傳輸輥道將被加熱軟化的玻璃板運送出加熱爐運送進成型區;
步驟3:下部壓制凹模向上運動托起被加熱軟化的玻璃板;
步驟4:上部壓制凸模與下部壓制凹模相向運動以擠壓所述玻璃板完成玻璃板最終形狀的壓制;
步驟5:將最終成型的彎曲玻璃板運送進冷卻區或鋼化區處理;
其特徵在於:還包括在所述步驟2和所述步驟3之間加入設定一支撐模向上運動先於下部壓制凹模將被加熱軟化的玻璃板托起脫離水平傳輸輥道並進行預彎曲步驟。
2.根據權利要求1所述的一種彎曲玻璃板的方法,其特徵在於:所述支撐模托起並預彎曲所述被加熱軟化的玻璃板的一條邊、兩條邊或四條邊。
3.根據權利要求1或2所述的一種彎曲玻璃板的方法,其特徵在於:所述支撐模與下部壓制凹模同時向上運動或所述支撐模先於下部壓制凹模向上運動。
4.根據權利要求1或2所述的一種彎曲玻璃板的方法,其特徵在於:所述下部壓制凹模在玻璃板在所述支撐模上預彎曲結束後接觸並托起
玻璃板。
5.根據權利要求1所述的一種彎曲玻璃板的方法,其特徵在於:玻璃板在支撐模上經過預彎曲所形成的弧度是雙向彎曲的。
6.根據權利要求1所述的一種彎曲玻璃板的方法,其特徵在於:所述玻璃板在支撐模上經過預彎曲後的彎曲深度小於所述玻璃板的最終彎曲深度。
7.根據權利要求1所述的一種彎曲玻璃板的方法,其特徵在於:所述玻璃板的最終彎曲深度大於20毫米。
8.適於套用權利要求1所述方法的一種彎曲玻璃板的裝置,包括用於加熱和軟化玻璃板的加熱爐、用於運送玻璃板的水平傳輸輥道、用於壓制玻璃板最終成型的上部壓制凸模和下部壓制凹模,所述上部壓制凸模具有與最終彎曲玻璃板的凹面相配合的凸形成型表面,所述下部壓制凹模為環狀且具有與最終彎曲玻璃板的凸面相配合的凹形成型表面,其特徵在於:還包括用於支撐和預彎曲玻璃板的支撐模,所述支撐模的彎曲深度小於所述下部壓制凹模對應邊的彎曲深度,所述支撐模具有一條邊、兩條邊或四條邊,所述支撐模的初始位置低於水平傳輸輥道上表面且不低於所述下部壓制凹模的初始位置,所述支撐模向上運動到達的最高位置低於所述下部壓制凹模上升處於最高位置時的下表面,所述支撐模安裝在增設的升降裝置上。
9.根據權利要求8所述的一種彎曲玻璃板的裝置,其特徵在於:所述支撐模由兩條邊組成時,其兩條邊是相對的。
10.根據權利要求8或9所述的一種彎曲玻璃板的裝置,其特徵在於:所述升降裝置可以由電機、減速箱和滾珠絲槓組成,也可以為氣缸或液壓缸。
實施方式
如圖4所示,用框架結構簡單示出玻璃板1在加熱爐3中接受加熱和軟化的步驟和通過水平傳輸輥道2將被加熱軟化的玻璃板1運送出加熱爐3運送進成型區4的步驟以及適於套用《一種彎曲玻璃板的方法和裝置》方法的彎曲玻璃板的裝置的組成部分。所述適於套用該發明方法的彎曲玻璃板的裝置包括用於加熱和軟化玻璃板的加熱爐3、用於運送玻璃板的水平傳輸輥道2和用於壓制玻璃板最終成型的上部壓制凸模5和下部壓制凹模6,所述上部壓制凸模5具有與最終彎曲玻璃板的凹面相配合的凸形成型表面,所述下部壓制凹模6為環狀且具有與最終彎曲玻璃板的凸面相配合的凹形成型表面,還包括用於支撐和預彎曲玻璃板的支撐模7,所述支撐模7的彎曲深度小於所述下部壓制凹模對應邊的彎曲深度,所述支撐模7具有一條邊、兩條邊或四條邊,所述支撐模7的初始位置低於水平傳輸輥道2上表面且不低於下部壓制凹模6的初始位置,所述支撐模7向上運動到達的最高位置低於所述下部壓制凹模6上升處於最高位置時的下表面,所述支撐模7安裝在增設的升降裝置上,所述升降裝置(未示出)與所述下部壓制凹模6的升降裝置分別獨立工作;用於驅動所述支撐模7向上運動和向下運動的所述升降裝置可以由電機、減速箱和滾珠絲槓組成,也可以為氣缸或液壓缸,所述升降裝置位於所述支撐模7下方;優選所述升降裝置由電機、減速箱和滾珠絲槓組成時,所述電機的電機軸連線所述減速箱的輸入軸,所述減速箱的輸出軸連線所述滾珠絲槓的螺桿,所述滾珠絲槓的螺母固定連線所述下部壓制凹模6;優選所述升降裝置為氣缸或液壓缸時,所述下部壓制凹模6固定在所述氣缸或液壓缸的活塞桿的頂端。圖中,玻璃板1在加熱爐3中被加熱至軟化溫度,然後該被加熱軟化的玻璃板1還在水平傳輸輥道2上被旋轉的棍子帶動運送出加熱爐3而進入玻璃彎曲成型區4,此時下部壓制凹模6和支撐模7位於玻璃板和水平傳輸輥道2下方的初始位置。
如圖5所示,優選支撐模7為具有四條邊的環狀結構,其輪廓形狀和下部壓制凹模6的輪廓形狀大致相同,其各邊的彎曲深度小於對應的下部壓制凹模6的各邊的彎曲深度,另外其各邊也可以是平直的。圖中的水平傳輸輥道2位於成型區4,所述水平傳輸輥道2的各個棍子的長度可以調換以滿足下部壓制凹模6和支撐模7的輪廓形狀從而使下部壓制凹模6和支撐模7穿過水平傳輸輥道2托起被加熱軟化的玻璃板1。支撐模7的初始位置高度低於水平傳輸輥道2上水平傳輸平面,但不低於下部壓制凹模6,優選支撐模7的初始位置高度高於下部壓制凹模6時,支撐模7上升的速度可以大於下部壓制凹模6的上升速度也可以等於下部壓制凹模6的上升速度;當支撐模7的初始位置高度等於下部壓制凹模6時,支撐模7上升的速度大於下部壓制凹模6的上升速度;這樣是為了保證在上升階段,所述被加熱軟化的玻璃板1在支撐模7上徹底完成預彎曲步驟後才被轉移到下部壓制凹模6上。所述支撐模7的外輪廓周長小於下部壓制凹模6的內輪廓周長或者所述支撐模7的內輪廓周長大於下部壓制凹模6的外輪廓周長,這樣保證支撐模7可以從下部壓制凹模6的內部穿過或者下部壓制凹模6可以從支撐模7的內部穿過,從而使經過預彎曲的玻璃板能夠順利轉移到下部壓制凹模6上完成最終形狀的壓制。
如圖6所示,進一步地,支撐模7僅具有一條邊,該邊對應於玻璃板上彎曲深度最大的一邊,玻璃板上彎曲深度最大的一邊在從水平傳輸輥道2上被托起向上運動的時候會由於與水平傳輸輥道2接觸時間過長而產生輥道痕跡,而其他三邊不會產生,故所述支撐模7僅設計具有一條邊,該邊的彎曲深度小於對應的下部壓制凹模6的一邊的彎曲深度以保證所述玻璃板被提升時該邊不會由於與水平傳輸輥道2接觸時間過長而產生輥道痕跡,另外該邊也可以是平直的。圖中的水平傳輸輥道2位於成型區4,所述水平傳輸輥道2的各個棍子的長度可以調換以滿足下部壓制凹模6和支撐模7的輪廓形狀從而使下部壓制凹模6和支撐模7穿過水平傳輸輥道2托起被加熱軟化的玻璃板1。支撐模7的初始位置高度低於水平傳輸輥道2的高度而高於下部壓制凹模6的高度,支撐模7和下部壓制凹模6一起以相同速度向上運動,在向上運動預彎曲的階段,被加熱軟化的玻璃板的需要被預彎曲的一邊貼合在支撐模7上,其他三邊支撐在下部壓制凹模6上,這樣就保證了在上升階段,被加熱軟化的玻璃板1的需要被預彎曲的一邊在支撐模7上完成預彎曲步驟。所述支撐模7的長度小於下部壓制凹模6對應邊的長度或者所述支撐模7的長度大於下部壓制凹模6對應邊的長度,這樣保證支撐模7可以從下部壓制凹模6的內部穿過或者從下部壓制凹模6外部側邊直接下降,從而使玻璃板上經過預彎曲的一邊被下部壓制凹模6托起進行最終形狀的壓制。
如圖7和圖8所示,進一步地,支撐模7具有兩條邊,該兩邊對應於玻璃板上彎曲深度較大的兩對邊,玻璃板上彎曲深度較大的兩邊在從水平傳輸輥道2上被托起向上運動的時候會由於自身重力下垂與水平傳輸輥道2接觸時間過長而產生輥道痕跡,而其他兩邊不會產生,故所述支撐模7被設計具有兩條邊。圖7表示支撐模7的兩邊為對應下部壓制凹模6的長邊和短邊,圖8表示支撐模7的兩邊為對應下部壓制凹模6的兩側邊,該兩邊的彎曲深度小於對應的下部壓制凹模6的兩邊的彎曲深度,而且該兩邊也可以是平直的。圖中的水平傳輸輥道2位於成型區4,所述水平傳輸輥道2的各個棍子的長度可以調換以滿足下部壓制凹模6和支撐模7的輪廓形狀從而使下部壓制凹模6和支撐模7穿過水平傳輸輥道2托起被加熱軟化的玻璃板1。支撐模7的初始位置高度低於水平傳輸輥道2的高度而高於下部壓制凹模6的高度,支撐模7和下部壓制凹模6一起以相同速度向上運動,在向上預彎曲的階段,被加熱軟化的玻璃板的需要被預彎曲的兩邊貼合在支撐模7上,其他兩邊支撐在下部壓制凹模6上,這樣就保證了在上升階段,被加熱軟化的玻璃板1在支撐模7上完成需要被預彎曲的兩邊的預彎曲步驟。所述支撐模7的長度小於下部壓制凹模6對應兩邊的長度或者所述支撐模7的長度大於下部壓制凹模6對應兩邊的長度,這樣保證支撐模7可以從下部壓制凹模6的內部穿過或者從下部壓制凹模6兩邊的外側直接下降,從而使玻璃板上經過預彎曲的兩邊被下部壓制凹模6托起進行最終形狀的壓制。
如圖9所示,被加熱軟化的玻璃板1被水平傳輸輥道2運送至成型區4中,當所述玻璃板1到達位於成型區4中的水平傳輸輥道2下方的下部壓制凹模6和支撐模7的正上方位置時,優選支撐模7的初始位置高於下部壓制凹模6的初始位置,支撐模7和下部壓制凹模6同時向上運動,所述支撐模7先於下部壓制凹模6接觸並托起玻璃板1,由於支撐模7的彎曲深度較小,被加熱軟化的玻璃板1邊部迅速與支撐模7貼合,在支撐模7向上運動的過程中,所述玻璃板1在支撐模7的作用下快速脫離水平傳輸裝置以保證了不產生輥道痕跡,同時所述玻璃板由於自身重力的作用在支撐模7上被預彎曲。
如圖10所示,當被加熱軟化的玻璃板1被支撐模7托起向上運動並脫離水平傳輸輥道2一段距離後,支撐模7停止向上運動,而下部壓制凹模6繼續向上運動,在下部壓制凹模6向上運動的過程中,所述玻璃板1在支撐模7上經過預彎曲步驟而形成小於最終彎曲弧度的初步彎曲弧度,然後下部壓制凹模6繼續向上運動並托起已具有初步彎曲弧度的玻璃板1到一定高度,從而使所述玻璃板1完全脫離支撐模7並轉移至下部壓制凹模6上。由於支撐模7的預彎曲作用使得所述玻璃板的中央懸空區域的下垂程度降低,且在所述玻璃板四周角部形成了球面,為所述玻璃板1在下部壓制凹模6上繼續被壓製成型做好準備,保證了所述玻璃板1能較好地與下部壓制凹模6貼合。
如圖11所示,下部壓制凹模6托起被預彎曲的玻璃板後繼續向上運動脫離支撐模7,最終帶著所述玻璃板與上部壓制凸模5相向運動對玻璃板進行擠壓完成玻璃板最終形狀的壓制過程。所述上部壓制凸模5為實心凸模,其內部有貫穿至凸形成型表面的多個孔,這些孔連線到產生真空的負壓力源上,該負壓力源產生真空一方面使得彎曲玻璃板被抽吸到凸形成型表面上以使加熱軟化的玻璃板充分形成最終形狀,另一方面將彎曲玻璃板抽吸到凸形成型表面上保持一段時間為下部壓制凹模復位和往復接送環接取彎曲玻璃板進入下一工序做準備。
如圖12所示,上部壓制凸模5和下部壓制凹模6相互對壓完成壓制後,被壓制彎曲的玻璃板繼續被吸附在上部壓制凸模的凸形成型表面上,下部壓制凹模6和支撐模7向下運動回到水平傳輸輥道2傳輸平面下方的初始位置,具有最終彎曲形狀的玻璃板繼續被吸附在上部壓制凸模5上保持一段時間,然後一往復接送環8進入成型區4中到達吸附在上部壓制凸模5上的玻璃板的正下方,停止負壓的產生,彎曲玻璃板落在往復接送環8上,往復接送環8將彎曲的玻璃板送入到下一道工位冷卻或鋼化。
在該發明中,下部壓制凹模6和支撐模7的升降運動及其升降速度和時間節點的控制通過升降裝置和控制電路進行控制,保證了支撐模7向上運動先於下部壓制凹模6將被加熱軟化的玻璃板托起脫離水平傳輸輥道2以及其他動作的執行,達到了更精確的控制。
該發明所涉及的方法和裝置特別適用於玻璃板最終彎曲深度大於20毫米的彎曲玻璃板,並且玻璃板經過支撐模7預彎曲所形成的弧度是雙向彎曲的。
所述上部壓制凸模5、所述下部壓制凹模6和所述支撐模7彼此相對獨立運動,其相關的驅動裝置以及下一冷卻或鋼化工位在該實施例及各附圖中沒有示出。
榮譽表彰
2014年11月6日,《一種彎曲玻璃板的方法和裝置》獲得第十六屆中國專利優秀獎。