Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben, insbesondere Fahrzeugscheiben.

Im Fahrzeugbereich sind gebogene Glasscheiben als Fensterscheiben üblich. Die Fensterscheiben können als Einzelglasscheiben ausgebildet sein, insbesondere als Einscheibensicherheitsglas (ESG), wie es beispielsweise für Seitenscheiben oder Heckscheiben üblich ist. Die Fensterscheiben können alternativ als Verbundscheiben ausgebildet sein, sogenanntes Verbundsicherheitsglas (VSG), wie es beispielsweise für Windschutzscheiben oder Dachscheiben üblich ist, in zunehmendem Maße auch für Heckscheiben.

Es sind zahlreiche Verfahren zum Biegen von Glasscheiben bekannt. Die Glasscheiben werden dabei auf ihre Biegetemperatur erwärmt, so dass sie plastisch verformbar werden, und mittels Schwerkraftbiegen, Pressbiegen und/oder Saugbiegen in die gewünschte Form gebogen. Im Falle von Verbundscheiben ist es vorteilhaft, die Einzelscheiben gemeinsam simultan zu biegen. Paarweise gebogene Glasscheiben sind hinsichtlich ihrer Biegung aufeinander abgestimmt und eignen sich daher in besonderem Maße, miteinander zur Verbundscheibe laminiert zu werden. Verfahren zum paarweisen Biegen von Glasscheiben ist beispielsweise aus EP1358131A2, EP1836136A1 oder EP2463248A1 bekannt.

Herkömmliche Verfahren kommen an ihre Grenzen, wenn flache Glasscheiben hergestellt werden sollen, also solche Glasscheiben, die plan sind oder nur eine geringe Biegungstiefe aufweisen. Der Grund hierfür ist insbesondere, dass Glasscheiben, selbst wenn sie insgesamt plan sein sollen, einer einem Biegeprozess ähnlichen Temperaturbehandlung unterzogen werden muss, um die für die Verwendung als Fahrzeugscheiben erforderlichen Randspannungen auszubilden. Sollen die flachen Glasscheiben eine Biegung aufweisen, so ist ebenfalls ein Biegeprozess erforderlich. Dabei werden die Glasscheiben typischerweise auf ihre Biegetemperatur erwärmt, während sie auf einer rahmenförmigen Kontaktfläche aufliegen, welche nur den Randbereich der Scheibe berührt, um eine hohe optische Qualität des zentralen Durchsichtsbereich zu gewährleisten. Sobald die Glasscheibe infolge der Erwärmung verformbar wird, biegt sie sich unter dem Einfluss der Schwerkraft in eine konkave Form. Diese konkave Form ist durch herkömmliche Pressbiegeschritte nur schwer kompensierbar. Beim Pressbiegen werden die Glasscheiben zwischen einem oberen Biegewerkzeug und einer unteren Biegeform, wobei die untere Biegeform typischerweise eine konkave Kontaktfläche aufweist, wie bei den im vorstehend aufgeführten Stand der Technik beschriebenen Verfahren. Weist die untere Biegeform eine vollflächige Kontaktfläche auf, die der gewünschten geringfügigen Krümmung entspricht (oder sogar plan ausgebildet ist), so kann der Vorbiegung zwar entgegengewirkt werden, die Glasscheibe wird sich aber aufgrund ihrer Viskoelastizität im Anschluss abermals verformen - ein Effekt, der als „viscoelastic return“ oder viskoelastisches Rückfedern bekannt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen von Glasscheiben bereitzustellen, womit flache Glasscheiben zugänglich sind, worunter plane Glasscheiben oder Glasscheiben mit einer geringen Biegungstiefe verstanden werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Biegen mindestens einer Glasscheibe. Das Verfahren umfasst mindestens die folgenden Verfahrensschritte:

(a) Erwärmen mindestens einer Glasscheibe auf eine Biegetemperatur: Die mindestens eine Glasscheibe ist horizontal liegend angeordnet und wird dabei erwärmt, so dass sie verformbar wird. Dabei wird die Glasscheibe unter dem Einfluss der Schwerkraft in eine konkave Form gebogen, was im Sinne der Erfindung als Vorbiegung bezeichnet wird. Die Glasscheibe wird also beim Erwärmen durch Schwerkraftbiegen mit einer konkaven Vorbiegung versehen wird, sobald sie die hierfür erforderliche Temperatur erreicht hat.

(b) Pressbiegen der mindestens einen Glasscheibe: Die mindestens eine Glasscheibe wird im Anschluss an das Vorbiegen zwischen einem oberen Biegewerkzeug und einer unteren Biegeform gepresst und dabei verformt. Die untere Biegeform ist erfindungsgemäß mit einer vollflächigen Kontaktfläche ausgestattet. Diese Kontaktfläche ist derart ausgebildet, dass das Pressbiegen der konkaven Vorbiegung entgegenwirkt. Dabei wird eine Endbiegung der Glasscheibe erzeugt, die geringer ausgeprägt ist als die Vorbiegung. Mit Endbiegung wird diejenige Biegung bezeichnet, die nach Abschluss des Biegeverfahrens dauerhaft beibehalten wird.

Die Glasscheibe ist im Ausgangszustand typischerweise plan. Die Glasscheibe wird zunächst auf eine Biegetemperatur erwärmt. Die Biegetemperatur liegt oberhalb des sogenannten Übergangspunkts der Glasscheibe. Der Übergangspunkt (transition point) bezeichnet diejenige Temperatur, bei der die Viskosität der Glasscheibe eine plastische Verformung der Glasscheibe zulässt.

Die Glasscheibe weist zwei Hauptflächen auf, die zur Durchsicht bestimmt sind, und eine zwischen den Hauptflächen befindliche Kantenfläche. Die beiden Hauptflächen können entsprechend der horizontal liegenden Anordnung der Glasscheibe als obere Hauptfläche und untere Hauptfläche bezeichnet werden, wobei die untere Hauptfläche dem Erdboden zugewandt ist und die obere Hauptfläche vom Erdboden abgewandt ist.

Mit der Erwärmung der Biegeform ist eine konkave Vorbiegung der Glasscheibe verbunden. Die Begriffe „konkav“ und „konvex“ werden bei einer gebogenen Glasscheibe im Sinne der Erfindung im Hinblick auf ihre obere (nach oben weisende) Hauptfläche verwendet. Eine konkave Glasscheibe (Glasscheibe mit einer konkaven Biegung) ist also derart gebogen, dass die obere Hauptfläche konkav und die ihr gegenüberliegende untere Hauptfläche konvex ausgebildet ist. Umgekehrt ist eine konvexe Glasscheibe derart gebogen, dass ihre obere Hauptfläche konvex und ihre untere Hauptfläche konkav ausgebildet ist.

Nach dem Erwärmen und damit verbundenen Vorbiegen wird die Glasscheibe einem Pressbiegeschritt unterzogen und dabei zwischen einem oberen Biegewerkzeug und einer unteren Biegeform gepresst. Unter einem oberen Biegewerkzeug wird ein Werkzeug verstanden, welches die obere, vom Erdboden abgewandte Hauptfläche der Glasscheibe kontaktiert. Ihre Kontaktfläche ist nach unten gerichtet. Unter einer unteren Biegeform wird eine Form verstanden, welche die untere, dem Erdboden zugewandte Hauptfläche der Glasscheibe kontaktiert. Ihre Kontaktfläche ist nach oben gerichtet.

Die untere Biegeform weist eine vollflächige Kontaktfläche auf. Unter einer vollflächigen Kontaktfläche wird im Sinne der Erfindung eine Kontaktfläche verstanden, die mit der gesamten oder einem Großteil der Oberfläche der zu biegenden Glasscheibe in Kontakt kommt. Die untere Biegeform kann auch als Vollform oder massive Biegeform bezeichnet werden. Diese Begriffe sind dem Fachmann geläufig und dienen insbesondere zur Unterscheidung von einer sogenannten Rahmenform, welche nur eine rahmenartige Kontaktfläche aufweist, welche lediglich mit einem umlaufenden Randbereich der Glasscheibe in Kontakt kommt, während der Großteil der Glasscheibe, insbesondere ihr Zentral be re ich, keinen direkten Kontakt zur Rahmenform hat. Ziel des Verfahrens ist die Herstellung einer flachen Glasscheibe. Unter einer flachen Glasscheibe wird im Sinne der Erfindung eine Glasscheibe verstanden, die entweder plan ist oder eine geringe Biegungstiefe aufweist, welche geringer ist als die konkave Vorbiegung (genauer gesagt als die Biegungstiefe der konkav vorgebogenen Glasscheibe). Die unvermeidliche, mit der Erwärmung verbundene Vorbiegung wird also erfindungsgemäß durch den Pressbiegeschritt kompensiert, wobei die Endbiegung der flachen Glasscheibe entsteht.

Die Glasscheibe weist typischerweise eine viereckige Form auf, insbesondere die Grundform eines Rechtecks (beispielsweise im Falle von Fahrzeug-Dachscheiben) oder eines Trapezes (beispielsweise im Falle von Windschutzscheiben. Durch abgerundete Seitenkanten können kissen- oder tonnenförmige Abweichungen von der idealen Grundform auftreten. Eine im Wesentlichen viereckige Glasscheibe wird (in Draufsicht auf eine ihrer Hauptflächen) durch vier Seitenkanten begrenzt, wobei jeweils zwei der Seitenkanten einander gegenüber liegen. Es kann nun eine Serie von einander benachbarten Querschnitten betrachtet werden, die jeweils zwischen den beiden benachbarten Seitenkanten verlaufen. Im Falle eines idealen Rechtecks sind dies Querschnitt, die senkrecht zu den beiden besagten Seitenkanten verlaufen und parallel zu den beiden übrigen Seitenkanten. Um auch von der idealen Rechteckform abweichende Formen zu berücksichtigen, wird dieses Vorgehen dahingehend verallgemeinert, dass die Querschnitte jeweils zwischen einem Punkt auf der einen Seitenkante und einem Punkt auf der gegenüberliegenden Seitenkante verlaufen, wobei der Abstand beider Punkte zur seitlichen Begrenzung der Seitenkante dem gleichen Anteil an der Gesamtlänge der Seitenkante entspricht. Im Falle des Querschnitts zwischen den geometrischen Mitten der beiden Seitenkanten beträgt dieser Anteil beispielsweise 50%. Für jeden dieser Schritt lässt sich nun eine Biegungstiefe wie folgt bestimmen. Die gedachte direkte Verbindung der beiden Punkte auf den gegenüberliegenden Seitenkanten, zwischen denen der Querschnitt verläuft, wird als Verbindungslinie bezeichnet. Bei einer gebogenen Scheibe existiert ein Punkt auf dem Scheibenquerschnitt, der einen maximalen senkrechten Abstand zu dieser Verbindungslinie hat, dessen senkrechter Abstand zur Verbindungslinie also größer ist als derjenige aller anderen Punkte des Querschnitts. Dieser senkrechte Abstand wird als Biegungstiefe des jeweiligen Querschnitts bezeichnet. Derjenige Querschnitt, dessen Biegungstiefe maximal ist, also größer als die Biegungstiefe aller anderen Querschnitte, wird zur Bestimmung der Biegungstiefe der Scheibe herangezogen - seine Biegungstiefe ist die Biegungstiefe der Scheibe.

Die Scheibenbiegung wird durch die Querbiegungstiefe und die Längsbiegungstiefe charakterisiert. Typische Glasscheiben, beispielsweise mit einer rechteckigen oder trapezförmigen Grundform, weisen zwei einander gegenüberliegenden längere Seitenkanten und zwei einander gegenüberliegende kürzere Seitenkanten auf. Die Längsbiegungstiefe ist diejenige Biegungstiefe, die durch Querschnitte zwischen den kürzeren Seitenkanten bestimmt wird. Die Querbiegungstiefe ist diejenige Biegungstiefe, die durch Querschnitte zwischen den längeren Seitenkanten bestimmt wird. Die Verbindungslinien werden entsprechend als Längsverbindungslinie und als Querverbindungslinie bezeichnet.

Die erfindungsgemäß gebogene Glasscheibe ist flach ausgebildet, weist also nur eine geringe oder gar keine Querbiegungstiefe und Längsbiegungstiefe auf und daraus resultierend nur eine geringe oder gar keine Gesamt-Biegungstiefe. Die Glasscheibe kann aber dennoch lokal sehr unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen, wobei auf Bereiche mit relativ starker Krümmung auftreten können, ohne dass insgesamt die Glasscheibe eine Biegungstiefe aufweist, so dass sich nicht mehr als flach charakterisiert wäre. Diese stärker gekrümmten Bereiche sind beispielsweise in den Eckbereichen der Glasscheibe oder im Randbereich angrenzend an eine oder mehrere Seitenkanten angeordnet. Der Großteil der Glasscheibe weist aber typischerweise große Krümmungsradien auf. Der Bereich großer Krümmungsradien enthält bevorzugt die geometrische Mitte der Glasscheibe (in Draufsicht betrachtet, also die geometrische Mitte beider Hauptflächen). Die Fläche des besagten Bereichs beträgt bevorzugt mindestens 50% der Fläche der Glasscheibe (also die jeweilige Fläche der beiden Hauptflächen), besonders bevorzugt mindestens 70%, ganz besonders bevorzugt mindestens 80%. Der besagte Bereich umfasst also insbesondere den zentralen Durchsichtsbereich der Glasscheibe (Zentralbereich).

Um die Flachheit der Glasscheibe zu charakterisieren, wird die Höhe der Glasscheibe herangezogen, die auch als Gesamt-Biegungstiefe bezeichnet werden kann und sich aus der Scheibenbiegung ergibt. Es kann ein kleinstmöglicher Quader bestimmt werden, der geeignet ist, die Glasscheibe komplett zu umschließen. Dieser Quader ist dem Fachmann auch als sogenannte 3D-Box bekannt. Die größte Dimension dieses Quaders wird als Länge der 3D-Box beziehungsweise der Glasscheibe bezeichnet, die zweitgrößte Dimension als Breite der 3D-Box beziehungsweise der Glasscheibe und die kleinste Dimension als Höhe der 3D-Box beziehungsweise der Glasscheibe (Gesamt-Biegungstiefe).

Die Höhe der 3D-Box der erfindungsgemäß gebogenen Glasscheibe beträgt bevorzugt höchstens 2,5 % ihrer Länge, besonders bevorzugt höchstens 2,0 %, ganz besonders bevorzugt höchstens 1 ,5 %.

Anders ausgedrückt weist die Glasscheibe eine Länge und eine Breite auf, die auf die im Wesentlichen viereckige Grundform der Glasscheibe (beziehungsweise ihrer Hauptfläche) bezogen sind. Die Länge ist die größte Ausdehnung der Glasscheibe in Richtung der längeren einander gegenüberliegenden Seitenkanten und die Breite ist die größte Ausdehnung der Glasscheibe in Richtung der kürzeren einander gegenüberliegenden Seitenkanten. Die Höhe oder Gesamt-Biegungstiefe ist der vertikale Abstand zwischen dem höchsten und dem tiefsten Punkt der Glasscheibe, gemessen in einer horizontal liegenden Position der Glasscheibe (Längen- und Breitendimension im Wesentlichen horizontal angeordnet) in einer solchen Anordnung, in der der besagte Abstand minimal ist.

Die Höhe oder Gesamt-Biegungstiefe der Glasscheibe ergibt sich aus der Längsbiegungstiefe und der Querbiegungstiefe der Glasscheibe sowie ihrer Dicke. Der genaue Zusammenhang ist von der dreidimensionalen Form der Glasscheibe abhängig. Die Höhe entspricht mindestens der größeren der beiden Biegungstiefen und höchsten der Summe der beiden Biegungstiefen, jeweils zuzüglich der Dicke der Glasscheibe.

Die erfindungsgemäß gebogene Glasscheibe ist entweder plan (Biegungstiefen gleich 0) oder weist eine Biegung auf. Im letzteren Falle ist diese Biegung bevorzugt eine konkave Biegung.

Die Erfindung beruht darauf, die an sich unerwünschte konkave Vorbiegung durch den Pressbiegeschritt zu kompensieren. Die konkave Vorbiegung ist stärker ausgeprägt als die Endbiegung. Das bedeutet, dass die konkav vorgebogene Glasscheibe eine größere Höhe (Gesamt-Biegungstiefe) aufweist als die endgebogene Glasscheibe. Anders ausgedrückt weist die konkav vorgebogene Glasscheibe eine Längsbiegungstiefe auf, die größer ist als die Längsbiegungstiefe der endgebogenen Glasscheibe, und/oder eine Querbiegungstiefe, die größer ist als die Querbiegungstiefe der endgebogenen Glasscheibe. Die Kompensation der Vorbiegung durch den Pressbiegeschritt kann insbesondere durch zwei Varianten der Verfahrensführung erreicht werden.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird das Pressbiegen in Verfahrensschritt (b) bei einer Temperatur durchgeführt, bei welcher die mindestens eine Glasscheibe viskoelastisch ist beziehungsweise viskoelastisches Verhalten zeigt. Dies hat zur Folge, dass die Glasscheibe sich aufgrund ihrer Viskoelastizität im Anschluss an das Pressbiegen abermals verformt in einer Weise, die der Verformung durch die Pressbiegewerkzeuge entgegengesetzt ist - eine Art „Rückfedern“ aufgrund der Viskoelastizität der Glasscheibe. Dieser Effekt ist dem Fachmann als viskoelastische Rückkehr (viscoelastic return), viskoelastisches Rückfedern oder viskoelastisches Zurückfedern bekannt. Bei dieser Ausführungsform ist zumindest ein Bereich der Kontaktfläche der unteren Biegeform konvex ausgebildet. Zumindest ein Bereich der Glasscheibe wird demnach beim Pressbiegen in eine konvexe Form gebogen, so dass die konkave Vorbiegung überkompensiert wird. Durch die viskoelastische Rückkehr entsteht daraus die Endbiegung. Durch den konvexen Bereich der Biegeform wird insbesondere ein Bereich großer Krümmungsradien (geringer Krümmung) der Glasscheibe erzeugt infolge der viskoelastischen Rückkehr. Der konvexe Bereich der Biegeform wirkt auf diesen Bereich der Glasscheibe. Die Kontaktfläche der Biegeform kann insgesamt konvex ausgebildet sein, insbesondere wenn die gesamte Glasscheibe eine geringe Krümmung aufweisen soll. Sind stärker gebogene Randbereiche der Glasscheibe vorhanden, so kann die Kontaktfläche der Biegeform neben dem konvexen Bereich auch konkave Bereiche ausweisen, welche auf die besagten Bereiche der Glasscheibe wirken und durch klassisches Pressbiegen eine konkave Biegung erzeugen.

Die Glasscheibe wird also nach dem Pressbiegen durch viskoelastische Rückkehr mit der Endbiegung versehen. Die untere Biegeform ist derart ausgelegt, dass unter Berücksichtigung der Biegetemperatur, der Viskosität der Glasscheibe, der Dicke der Glasscheibe und gegebenenfalls weiterer Faktoren die konvexe Biegung während des Pressbiegens genau so ausgeprägt ist, dass nach der viskoelastischen Rückkehr die erwünschte flache Form erreicht wird. Das ist mit Hilfe fachüblicher Simulationsmethoden einfach möglich.

Eine konvexe Kontaktfläche ist derart ausgebildet, dass die Ecken und Ränder der Glasscheibe im bestimmungsgemäßen Kontakt mit dem Werkzeug näher in Richtung des Werkzeugs gebogen sind als die Scheibenmitte. Bei einer konkaven Kontaktfläche ist entsprechend die Scheibenmitte näher in Richtung des Werkzeugs gebogen als die Ecken und Ränder.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kühlt die Glasscheibe während des Pressbiegens in Verfahrensschritt (b) soweit ab, dass sie nicht mehr viskoelastisch ist beziehungsweise kein viskoelastisches Verhalten zeigt. Eine viskoelastische Rückkehr findet unter diesen Bedingungen nicht statt und die Glasscheibe verbleibt in dem durch das Pressbiegen erzeugten Biegungszustand. Die Biegung der Kontaktfläche entspricht dabei im Wesentlichen der angestrebten Endbiegung der Glasscheibe, weil die viskoelastische Rückkehr nicht überkompensiert werden muss.

Das Abkühlen in Verfahrensschritt (b) findet insbesondere statt während die Pressbiegewerkzeuge auf die Glasscheibe wirken. Bevorzugt liegt die Temperatur nach dem Abkühlen am Ende des Pressbiegeschritts höchstens 10°C oberhalb des Übergangspunktes, besonders bevorzugt höchstens 5°C. So kann eine viskoelastische Rückkehr wirksam vermieden werden. Die Temperatur nach dem Abkühlen kann auch unterhalb des Übergangspunktes liegen.

Beim Erwärmen und Vorbiegen in Verfahrensschritt (a) liegt die mindestens eine Glasscheibe bevorzugt auf einer Schwerkraftbiegeform mit einer rahmenartigen Kontaktfläche auf. Die rahmenartige Kontaktfläche berührt die Glasscheibe in ihrem Randbereich, während der Zentralbereich keinen direkten Kontakt zur Schwerkraftbiegeform hat. Rahmenartige Kontaktflächen sind kostengünstiger als Vollformen, führen zu einer besseren optischen Qualität der Glasscheibe und ermöglichen ein effizientes beidseitiges Erwärmen der Glasscheibe. Ist die Glasscheibe ausreichend erwärmt, so senkt sich der Zentralbereich unter dem Einfluss der Schwerkraft ab, wodurch die erfindungsgemäße konkave Vorbiegung erzeugt wird. Die Kontaktfläche ist bevorzugt konkav ausgebildet, so dass sich die Glasscheibe unter dem Einfluss der Schwerkraft an die Kontaktfläche anlegt.

Die Schwerkraftbiegeform ist bevorzugt beweglich gelagert, beispielsweise auf einem Wagen. Die Glasscheibe kann dann aufliegend auf der Schwerkraftbiegeform durch einen Ofen bewegt werden, wo sie erwärmt wird, und zu den Pressbiegewerkzeugen bewegt werden. Das Schwerkraftbiegen kann schrittweise erfolgen auf mehreren Kontaktflächen, die immer stärker an die voranschreitende Vorbiegung angepasst sind. Dazu kann die Schwerkraftbiegeform mit mehreren, beispielsweise zwei Kontaktflächen ausgestattet sind, die vertikal zu einander beweglich sind. Die eine Kontaktfläche umgibt die andere, bevorzugt im wesentlich konzentrisch. Zunächst liegt die Glasscheibe auf der ersten Kontaktfläche auf, während sich die zweite Kontaktfläche darunter befindet. Zur Übergabe der Glasscheibe wird die zweite Kontaktfläche nach oben und/oder die erste Kontaktfläche nach unten bewegt, so dass am Ende die zweite Kontaktfläche weiter oben angeordnet ist und die Glasscheibe trägt. Die zweite Kontaktfläche ist typischerweise stärker gebogen (insbesondere konkav gebogen) als die erste Glasscheibe, um der fortschreitenden Vorbiegung der Glasscheibe Rechnung zu tragen.

In einer bevorzugten Ausführung wird die Glasscheibe auf der Schwerkraftbiegeform unter das obere Biegewerkzeug bewegt und durch dieses von der Schwerkraftform abgehoben. Typischerweise wird das obere Biegewerkzeug hierzu vertikal abgesenkt, grundsätzlich ist aber auch ein Anheben der Schwerkraftbiegeform oder eine Kombination beider Vertikalbewegungen möglich. Anschließend wird die Schwerkraftbiegeform fortbewegt.

Das obere Biegewerkzeug ist dazu bevorzugt geeignet zum Halten der mindestens einen Glasscheibe durch eine Saugwirkung. Das obere Biegewerkzeug ermöglicht während eines Biegeprozesses das Halten der zu biegenden Glasscheibe gegen den Einfluss der Schwerkraft, indem eine durch einen Unterdrück erzeugte Saugwirkung auf die Glasscheibe ausgeübt wird, so dass die Glasscheibe infolge der Saugwirkung an das Werkzeug angepresst wird.

Das obere Biegewerkzeug umfasst eine Kontaktfläche, die mit der zu haltenden beziehungsweise zu biegenden Glasscheibe in Kontakt gebracht wird. Die Kontaktfläche ist in einer bevorzugten Ausgestaltung rahmenartig. Das Werkzeug ist also keine Vollform. Es gehört vielmehr zur Gruppe der Werkzeuge, bei denen in peripherer Bereich der Glasscheibe an den Seitenkanten oder in der Nähe der Seitenkanten mit dem Werkzeug in direktem Kontakt steht, während der größte Teil der Scheibe keinen direkten Kontakt zum Werkzeug hat. Ein solches Werkzeug kann auch als Ring (Biegering) oder Rahmen (Rahmenform) bezeichnet werden. Der Begriff „rahmenartige Kontaktfläche“ im Sinne der Erfindung dient lediglich zur Abgrenzung des erfindungsgemäßen Werkzeugs von einer vollflächigen Form (Vollform). Die Kontaktfläche muss keinen vollständigen Rahmen bilden, sondern kann auch unterbrochen sein. Die Kontaktfläche ist in Form eines vollständigen oder unterbrochenen Rahmens ausgebildet. Die Breite der Kontaktfläche des oberen Biegewerkzeugs beträgt bevorzugt von 0,1 cm bis 10 cm, besonders bevorzugt von 0,2 cm bis 1 cm, beispielsweise 0,3 cm. Das Werkzeug ist weiter mit einem sogenannten Skelett ausgestattet, worunter eine flächige Struktur verstanden ist, welche die Kontaktfläche trägt. Das Skelett ist mit der Kontaktfläche ausgebildet. Die Kontaktfläche ist auf dem Skelett angeordnet.

Die Kontaktfläche des oberen Biegewerkzeuges ist bevorzugt konvex ausgebildet. Die Kontaktfläche ist nach unten gerichtet. Das bedeutet, dass die Kontaktfläche dem Erdboden zugewandt ist und das sie tragende Skelett oberhalb der Kontaktfläche (das heißt auf der vom Erdboden abgewandten Seite der Kontaktfläche) angeordnet ist. So kann das Werkzeug die Glasscheibe gegen den Einfluss der Schwerkraft halten.

Das obere Biegewerkzeug umfasst bevorzugt außerdem eine Abdeckung. Die Abdeckung ist auf der Seite der Kontaktfläche angeordnet, welche während des Halte- oder Biegevorgangs von der Glasscheibe abgewandt ist. Die Abdeckung ermöglicht das Erzeugen der für den Haltevorgang wesentlichen Saugwirkung. Die Saugwirkung wird insbesondere durch Absaugen der Luft zwischen Abdeckung und Biegeskelett erzeugt. Das Absaugen der Luft erfolgt über ein an die Abdeckung angeschlossenes Ansaugrohr.

Die Abdeckung ist bevorzugt mit einem peripheren, die Kontaktfläche zumindest bereichsweise umgebende Luftleitblech ausgebildet. Ein solches Luftleitblech wird häufig auch als Schürze bezeichnet. Das Luftleitblech ist bevorzugt am Ende der Abdeckung angeordnet. Das Luftleitblech umgibt oder umrahmt die Kontaktfläche vollständig oder abschnittsweise. Während des Haltevorgangs weist das Luftleitblech bevorzugt einen Abstand zu den Seitenkanten der Glasscheibe von 3 mm bis 50 mm auf, besonders bevorzugt von 5 mm bis 30 mm, beispielsweise 20 mm auf. Durch das Luftleitblech wird der durch die Saugwirkung erzeugt Luftstrom entlang der Seitenkante der Glasscheibe geleitet, sodass die Kante mit dem Luftstrom bestrichen wird. Dadurch wird die Glasscheibe an die Kontaktfläche angedrückt beziehungsweise angesaugt.

Optional kann mit dem Ansaugen der Glasscheibe an das obere Biegewerkzeug ein weiteres Biegen verbunden sein. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Formgebung der Kontaktfläche erreicht werden, so dass sich die Glasscheibe infolge der Saugwirkung an die Kontaktfläche anschmiegt und so gebogen wird. Auch durch einen solchen, dem eigentlichen Pressbiegen vorgelagerten Formungsschritt kann der unerwünschten konkaven Vorbiegung bereits entgegengewirkt werden, was als eine Art Vorstufe zur endgültigen Kompensation der Vorbiegung durch den Pressbiegeschritt genutzt werden kann.

Auch mehrere, beispielsweise zwei aufeinander liegende Glasscheiben können durch das erfindungsgemäße Werkzeug simultan gehalten werden. Das Werkzeug eignet sich daher besonders für Verfahren des paarweisen Biegens, bei denen zwei Einzelscheiben, die später zu einem Verbundglas laminiert werden sollen, gemeinsam simultan kongruent gebogen werden.

Die Glasscheibe wird bevorzugt mit dem oberen Biegewerkzeug von der Schwerkraftform abgehoben (anders ausgedrückt: aufgenommen, übernommen), woraufhin die Schwerkraftbiegeform entfernt wird. Im Anschluss wird bevorzugt die untere Biegeform unter das obere Biegewerkzeug bewegt, während die Glasscheibe am oberen Biegewerkzeug fixiert ist. Die Glasscheibe kann dann zwischen dem oberen Biegewerkzeug und der unteren Biegeform gepresst werden. Dazu werden das obere Biegewerkzeug und die untere Biegeform einander angenähert und die Glasscheibe dazwischen gepresst. Das Annähern kann durch vertikale Bewegung des oberen Biegewerkzeugs und/oder der unteren Biegeform erfolgen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die untere Biegeform mit über die Kontaktfläche verteilten Durchführungen (Öffnungen, Löchern) ausgestattet. Durch die Durchführungen kann während des Pressbiegens eine zusätzliche Saugwirkung auf die Glasscheibe ausgeübt werden. Durch die Saugwirkung wird die Glasscheibe an die vollflächige Kontaktfläche der unteren Biegeform angesaugt, was vorteilhaft hinsichtlich einer schnellen und effizienten Formung der Glasscheibe ist.

Nach dem Pressbiegen wird die mindestens eine Glasscheibe vom oberen Biegewerkzeug auf eine untere Ablageform abgelegt, auf der sie abkühlt, um weiter verarbeitet zu werden. Die untere Ablageform ist bevorzugt beweglich gelagert, um die Glasscheibe von den Pressbiegewerkzeugen entfernen zu können. Die Ablageform weist bevorzugt eine rahmenartige Kontaktfläche auf. Die Ablageform kann eine eigens bereitgestellte Form sein, alternativ kann aber auch eine Schwerkraftbiegeform nach dem Pressbiegen als Ablageform verwendet werden. In letzterem Fall ist mitunter eine Anpassung der Kontaktfläche vorteilhaft, weil die Glasscheibe nach dem Pressbiegen eine stark veränderte Form aufweist. Es kann dieselbe Schwerkraftbiegeform verwendet werden, auf der die Glasscheibe vorgebogen wurde, oder auch eine andere, die mit der ersten bevorzugt in einem Wagenzug angeordnet ist.

In einer vorteilhaften Ausführung wird die Glasscheibe nach dem Pressbiegen auf eine Schwerkraftbiegeform abgelegt, entweder auf dieselbe Schwerkraftbiegeform, auf der sie vorgebogen wurde, oder auf eine Schwerkraftbiegeform des gleichen Typs, auf der insbesondere eine andere Glasscheibe vorgebogen wurde. Die Schwerkraftbiegeform ist bevorzugt mit einer veränderlichen rahmenartigen Kontaktfläche ausgebildet, so dass die Kontaktfläche beim Schwerkraftbiegen auf die Vorbiegung abgestimmt beziehungsweise an die Vorbiegung angepasst ist und beim Ablegen der pressgebogenen Glasscheibe auf die Endbiegung abgestimmt beziehungsweise an die Endbiegung angepasst ist. Diese Anpassung der Kontaktfläche kann auf verschiedene Arten erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, dass die rahmenartige Kontaktfläche in verschiedene klappbare Teile unterteilt ist, welche beide Kontaktflächenabschnitte beinhalten, wobei durch Klappen jeweils einer der Kontaktflächenabschnitte nach oben gerichtet werden kann, so dass er als eigentliche Kontaktfläche wirkt. Alternativ ist es beispielsweise möglich, die Schwerkraftbiegeform mit zwei unterschiedlichen Kontaktfläche auszustatten, die vertikal beweglich zueinander gelagert sind. Die eine Kontaktfläche umgibt insbesondere die andere Kontaktfläche, bevorzugt im Wesentlichen konzentrisch. Die Schwerkraftbiegeform kann dann durch relative Vertikalbewegung der Kontaktfläche in zwei verschiedene Zustände versetzt werden: einen ersten Zustand, bei dem die erste Kontaktfläche höher angeordnet ist als die zweite Kontaktfläche, so dass die Glasscheibe auf der ersten Kontaktfläche aufliegt, und einen zweiten Zustand, bei dem die zweite Kontaktfläche höher angeordnet ist als die erste Kontaktfläche, so dass die Glasscheibe auf der zweiten Kontaktfläche aufliegt. Die höher angeordnete Kontaktfläche ist also jeweils die aktive oder eigentliche Kontaktfläche der Schwerkraftbiegeform.

Die Übergabe der Glasscheibe auf die Ablageform kann nach dem Pressbiegen durch dasjenige obere Biegewerkzeug erfolgen, das zum Pressbiegen verwendet wurde. Die Glasscheibe verbleibt dazu nach dem Pressbiegen angelegt an die Kontaktfläche des oberen Biegewerkzeugs, die untere Pressbiegeform wird entfernt und die Ablageform wird unter das Biegewerkzeug bewegt, so dass die Glasscheibe darauf abgelegt werden kann. Es ist aber auch möglich, dass die Glasscheibe nach dem Pressbiegen auf der unteren Biegeform verbleibt und vom oberen Biegewerkzeug entfernt wird. Das obere Biegewerkzeug steht dann für den nächsten Biegeschritt zur Verfügung, was Vorteile hinsichtlich der Taktzeit hat. Die Glasscheibe wird dann durch ein anderes Werkzeug, beispielsweise ein anderes oberes Pressbiegewerkzeug oder ein ähnlich ausgestaltetes Haltewerkzeug, von der unteren Biegeform übernommen und auf die Ablageform abgelegt.

In einer vorteilhaften Ausführung wird das Verfahren simultan auf mindestens zwei, bevorzugt genau zwei aufeinander liegende Glasscheiben angewandt. Die Glasscheiben werden dabei paarweise (das heißt als Scheibenpärchen) simultan vom Werkzeug gehalten und im Biegeprozess gebogen. Die Biegung der beiden Glasscheiben ist dann besonders kongruent und aufeinander abgestimmt, so dass die Scheiben sich besonders eignen, miteinander zu einer Verbundscheibe hoher optischer Qualität laminiert zu werden. Werden zwei oder mehrere Glasscheiben simultan gebogen, so ist zwischen den Scheiben bevorzugt ein Trennmittel angeordnet, so dass die Scheiben nicht dauerhaft aneinander haften. Beim paarweisen Biegen werden alle Verfahrensschritt mit dem Scheibenpärchen durchgeführt - die im Ausgangszustand planen Glasscheiben werden aufeinander angeordnet und gemeinsam dem Vorbiegen und dem Pressbiegen unterzogen.

Die Glasscheibe oder die Mehrzahl an Glasscheiben ist bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas gefertigt, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Der Übergangspunkt von Kalk-Natron-Glas beträgt etwa 560°C, wobei sein genauer Wert von der genauen Zusammensetzung abhängt. Grundsätzlich kann die Glasscheibe aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Borsilikatglas, Aluminosilikatglas oder Quarzglas. Die Dicke der Glasscheiben beträgt typischerweise 0,5 mm bis 10 mm, bevorzugt 1 mm bis 5 mm, insbesondere von 1 ,2 mm bis 3 mm.

Typische Biegetemperaturen für Glasscheiben aus Kalk-Natron-Glas betragen von 570°C bis 700°C. Ein deutliches Überschreiten des Übergangspunkts kann bevorzugt sein: einerseits lässt sich das Glas aufgrund einer geringeren Viskosität einfacher und schneller formen, andererseits sind höhere Temperaturen erforderlich, um die für Fahrzeugscheiben nötige Randspannung in die Glasscheibe einzubringen. Bevorzugt beträgt die Biegetemperatur beim Schwerkraftbiegen (Verfahrensschritt (a)) von 600°C bis 650°C und beim Pressbiegen unterhalb 600°C. Durch die geringere Temperatur beim Pressbiegen wird eine bessere optische Qualität der Glasscheibe erreicht. Um die gewünschten Randspannungen nach dem Biegen einzubringen, kann die Glasscheibe mit einem definierten Luftstrom beaufschlagt werden.

Die mindestens eine Glasscheibe ist bevorzugt als Fahrzeugscheibe oder Bestandteil einer Fahrzeugscheibe vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die Glasscheibe als Bestandteil einer Verbundscheibe vorgesehen, die ihrerseits eine Windschutzscheibe, Dachscheibe, Seitenscheibe oder Heckscheibe eines Fahrzeugs ist, bevorzugt eines Kraftfahrzeugs. Die beiden Glasscheiben der Verbundscheibe werden bevorzugt paarweise simultan gebogen. Fahrzeugscheiben mit flachen Bereichen können Vorteile hinsichtlich des Strömungswiderstands aufweisen und aus aerodynamischen Gründen bevorzugt sein. Dies gibt in besonderem Maße für Dachscheiben.

Die Erfindung umfasst außerdem eine Vorrichtung zum Biegen mindestens einer Glasscheibe, mindestens umfassend:

Mittel zum Erwärmen mindestens einer Glasscheibe auf eine Biegetemperatur, die geeignet sind, die mindestens eine Glasscheibe horizontal liegend durch Schwerkraftbiegen mit einer konkaven Vorbiegung zu versehen, ein oberes Biegewerkzeug und eine untere Biegeform, die geeignet sind, die zwischen ihnen befindliche mindestens eine Glasscheibe durch Pressbiegen zu verformen, wobei die untere Biegeform eine vollflächige Kontaktfläche aufweist, welche geeignet ist, beim Pressbiegen der konkaven Vorbiegung derart entgegenzuwirken, dass eine Endbiegung der der Glasscheibe erzeugt wird, die geringer ausgeprägt ist als die Vorbiegung.

Die vorstehenden Ausführungen zum Verfahren gelten gleichermaßen für die Vorrichtung. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens bedeuten auch, dass die Vorrichtung bevorzugt dazu geeignet und mit den erforderlichen Mitteln ausgestattet ist.

Das obere Biegewerkzeug ist bevorzugt in einer Biegekammer angeordnet. Unter einer Biegekammer wird im Sinne der Erfindung ein Raumsegment eines Biegeofens verstanden. Der Biegeofen umfasst bevorzugt außerdem eine Heizkammer, in der das Erwärmen der Glasscheibe erfolgt. Die Schwerkraftbiegeform ist bevorzugt durch die Heizkammer in die Biegekammer bewegbar, um die Glasscheibe zu erwärmen und an das obere Biegewerkzeug zu übergeben. Die untere Biegeform kann dauerhaft innerhalb der Biegekammer angeordnet sein und innerhalb derselben beweglich sein, um sie unter das obere Biegewerkzeug zu bewegen. Es ist aber auch möglich, dass die untere Biegeform zwischen einer Position außerhalb der Biegekammer und innerhalb der Biegekammer (unter dem oberen Biegewerkzeug) bewegbar sein. Die Biegekammer kann optional eine Heizvorrichtung aufweisen, um ihrerseits beheizt zu werden. Häufig wird die Glasscheibe aber nur in der Heizkammer erwärmt und in der Biegekammer pressgebogen, was natürlich ausreichend schnell erfolgen muss, um eine zu starkes Abkühlen der Glasscheibe zu vermeiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einer besonders bevorzugten Ausführung das Verfahren, welches in EP 1 836 136 B1 detailliert beschrieben ist, wobei die dort beschrieben konkave untere Biegeform („moule inferieur concave 5“) durch die erfindungsgemäße untere Biegeform ersetzt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt die Vorrichtung aus EP 1 836 136 B1.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht und Querschnitte einer ersten erfindungsgemäß gebogenen Glasscheibe,

Fig. 2 eine Draufsicht einer zweiten erfindungsgemäß gebogenen Glasscheibe,

Fig. 3 eine Draufsicht und Querschnitte einer dritten erfindungsgemäß gebogenen Glasscheibe,

Fig. 4 eine schrittweise Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein oberes Biegewerkzeug,

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung der unteren Biegeform,

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung der unteren Biegeform,

Fig. 8 eine schrittweise Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 9 Querschnitt durch eine Schwerkraftbiegeform,

Fig. 10 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 11 eine Draufsicht und ein Querschnitt einer vierten erfindungsgemäß gebogenen Glasscheibe.

Figur 1 zeigt verschiedene Ansichten einer ersten Ausgestaltung einer erfindungsgemäß gebogenen Glasscheibe I. Die Glasscheibe I ist beispielsweise als Bestandteil einer Dachscheibe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen vorgesehen. Die Glasscheibe I weist in Draufsicht (Figur 1a) eine im Wesentlichen viereckige Form auf. In der Praxis kann beispielsweise durch abgerundet ausgeformte Seitenkanten eine tonnen- oder kissenförmige Abweichung von der hier dargestellten idealen Rechteckform auftreten.

Die Glasscheibe I ist durch vier Seitenkanten begrenzt: zwei einander gegenüberliegende lange Seitenkanten (hier oben und unten dargestellt) und zwei einander gegenüberliegende kurze Seitenkanten. Die eingezeichnete direkte Verbindungslinie zwischen den geometrischen Mitten der beiden langen Seitenkanten wird im Sinne der Erfindung als Querverbindungslinie Q bezeichnet, die eingezeichnete direkte Verbindungslinie zwischen den geometrischen Mitten der beiden kurzen Seitenkanten als Längsverbindungslinie L.

Das Ausmaß der Biegung der Glasscheibe I lässt sich durch die maximale auftretende Abweichung von der Querverbindungslinie Q und der Längsverbindungslinie L. In einem Querschnitt durch die Glasscheibe I entlang der Querverbindungslinie Q (Figur 1b) lässt sich ein Punkt ermitteln, dessen senkrechter Abstand zur Querverbindungslinie Q größer ist als derjenige aller anderen Punkte. Der senkrechte Abstand des besagten Punktes zur Querverbindungslinie Q wird im Sinne der Erfindung als Querbiegungstiefe TQ bezeichnet. Ebenso lässt sich in einem Querschnitt durch die Glasscheibe I entlang der Längsverbindungslinie L (Figur 1c) ein Punkt ermitteln, dessen senkrechter Abstand zur Längsverbindungslinie L größer ist als derjenige aller anderen Punkte. Der senkrechte Abstand des besagten Punktes zur Längsverbindungslinie L wird im Sinne der Erfindung als Längsbiegungstiefe TL bezeichnet.

Die hier beschriebene Bestimmung der Biegungstiefen TQ und TL mit Hilfe von Verbindungslinien Q und L zwischen den geometrischen Mitten der Seitenkanten gilt für den beispielhaften Fall, dass die stärkste Krümmung im Scheibenzentrum angeordnet ist. Es werden jeweils diejenigen Verbindungslinien Q, L herangezogen, welche die größte Biegungstiefe liefern. Diese größte oder maximale Biegungstiefe ist die Biegungstiefe der Glasscheibe.

Die erfindungsgemäß hergestellten Glasscheiben I sind im Sinne der Erfindung als flach charakterisiert. Die Charakterisierung als flach ist im Sinne der Erfindung nicht streng mathematisch zu verstehen, sondern umfasst wie im Alltagssprachgebrauch den Fall, dass die Glasscheibe plan ausgebildet ist, ebenso wie den Fall, dass die Glasscheibe eine geringe Biegungstiefe aufweist. Die Gesamt-Biegungstiefe beträgt insbesondere höchstens 2,5 % der Länge der Glasscheiben I. (vgl. Figur 11). Die Glasscheibe I ist also plan (Querbiegungstiefe und Längsbiegungstiefe gleich 0) oder gebogen mit einer Gesamt- Biegungstiefe von höchstens 2,5 % ihrer Länge.

In der dargestellten Ausgestaltung der Figur 1 ist die flache Glasscheibe I dadurch realisiert, dass insgesamt nur große Krümmungsradien (Bereiche geringer Krümmung) auftreten. Figur 2 zeigt eine Draufsicht einer zweiten Ausgestaltung einer erfindungsgemäß gebogenen Glasscheibe I. Die Glasscheibe I weist wiederum einen Bereich B auf, der den Zentralbereich umfasst und der durch große Krümmungsradien gekennzeichnet ist. Außerdem sind vier Randbereiche R an den Ecken der Glasscheibe I vorhanden, die eine stärkere Biegung aufweisen. Der Bereich B und die jeder Randbereich R sind durch eine imaginäre Grenzlinie G voneinander getrennt, an der sich die Krümmung signifikant ändert. Die Gesamt-Biegungstiefe der Glasscheibe I beträgt aber insgesamt höchstens 2,5% ihrer Länge, so dass die Glasscheibe I trotz der stark gebogenen Randbereiche R flach ausgebildet ist.

Figur 3 zeigt Ansichten einer dritten Ausgestaltung einer erfindungsgemäß gebogenen Glasscheibe I. Es sind wiederum eine Draufsicht (Figur 3a), ein Querschnitt entlang der Querverbindungslinie G (Figur 3b) und ein Querschnitt entlang der Längsverbindungslinie L (Figur 3c) dargestellt. Die Glasscheibe I weist wiederum einen Bereich B großer Krümmungsradien (geringer Krümmung) auf, der den Zentralbereich umfasst und sich bis an die kurzen Seitenkanten erstreckt. Außerdem sind zwei Randbereiche R angrenzend an die beiden langen Seitenkanten, die eine stärkere Biegung aufweisen. Der Bereich B und die jeder Randbereich R sind durch eine imaginäre Grenzlinie G voneinander getrennt, an der sich die Krümmung signifikant ändert.

Die Gesamt-Biegungstiefe der Glasscheibe I beträgt aber insgesamt höchstens 2,5% ihrer Länge, so dass die Glasscheibe trotz der stark gebogenen Randbereiche R flach ausgebildet ist.

Figur 4 zeigt schematisch die Schritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst werden zwei aufeinander liegende Glasscheiben I, II, welche im Ausgangszustand plan sind, auf einer Schwerkraftbiegeform 9 positioniert (Figur 4a). Die Schwerkraftbiegeform 9 weist eine rahmenartige Kontaktfläche 8 auf, die nach innen geneigt und optional gekrümmt ist, so dass die Glasscheiben I, II zunächst nur auf der äußeren Kante der Kontaktfläche 8 aufliegen. Die Glasscheiben I, II bestehen aus Kalk-Natron-Glas und werden aufliegend auf der Schwerkraftbiegeform 9 auf Biegetemperatur erhitzt. Die Biegetemperatur beträgt beispielsweise 620 °C und liegt deutlich über dem sogenannten Übergangspunkt, an dem Glasscheiben I, II formbar werden (etwa 560°C). Sobald die Glasscheiben I, II infolge der Erwärmung formbar geworden sind, wird sie unter Einwirkung der Schwerkraft verformt, wobei der nicht durch die Schwerkraftbiegeform 9 gestützte Zentralbereich absinkt und sich die Randbereiche an die Kontaktfläche 8 der Schwerkraftbiegeform 9 anschmiegen (Figur 4b). Aus der Schwerkraftbiegung resultieren konkav vorgebogenen Glasscheiben I, II.

Nach dem Schwerkraftbiegen werden die Glasscheiben I, II von einem oberen Biegewerkzeug 1 übernommen. Das Biegewerkzeug 1 ist geeignet, die Glasscheiben I, II durch eine Saugwirkung zu halten. Das Biegewerkzeug 1 wird von oben an die Glasscheiben I, II auf der Schwerkraftbiegeform 9 angenähert und seiner rahmenartigen Kontaktfläche in Kontakt gebracht (Figur 4c). Anschließend wird die Saugwirkung erzeugt. Die Glasscheiben I, II werden am Biegewerkzeug 1 gehalten und können von diesem nach oben bewegt und damit der Schwerkraftbiegeform 9 entnommen werden (Figur 4d). Nachdem die Glasscheiben I, II vom Biegewerkzeug 1 übernommen wurden (Figur 4e) wird eine untere Biegeform 10 von unten an die Glasscheiben I, II angenähert.

Die Glasscheiben I, II werden zwischen dem oberen Biegewerkzeug 1 und der unteren Biegeform 10 durch Pressbiegen gebogen. Dazu werden die Glasscheiben I, II auf beispielsweise knapp unter 600°C abgekühlt, was der optischen Qualität der Glasscheiben I, II zuträglich ist. Die untere Biegeform 10 weist eine vollflächige, konvexe Kontaktfläche auf. Aufgrund dessen werden die konkav vorgebogenen Glasscheiben I, II durch das Pressbiegen mit einer entgegengesetzten konvexen Biegung versehen (Figur 4f). Die untere Biegeform 10 wird anschließend wieder abgesenkt (Figur 4g). Sobald die Presswirkung nicht mehr auf die Glasscheiben I, II ausgeübt wird, verformen sich die Glasscheiben I, II durch die viskoelastische Rückkehr (viscoelastic return) wieder in die Gegenrichtung. Daneben kann auch ein Einfluss der Schwerkraft auf diese Verformung vorhanden sein, allerdings weniger ausgeprägt als beim Schwerkraftbiegen, da die Glasscheiben I, II mittlerweile signifikant abgekühlt sind. Durch die viskoelastische Rückkehr werden die konvex pressgebogenen Glasscheiben I, II in die erfindungsgemäße flache Form überführt - entweder plan, wie hier der Einfachheit halber dargestellt, oder mit einer geringfügigen Restbiegung, bevorzugt konkav.

Die Glasscheiben I, II werden dann mittels des Biegewerkzeug 1 auf eine untere Ablageform abgelegt und durch Ausschalten der Saugwirkung übergeben (Figur 4h). Als Ablageform wird hier wieder die Schwerkraftbiegeform 9 verwendet, deren Kontaktfläche 8 bevorzugt vorher an die neue Form der Glasscheiben I, II angepasst wurde. Das Biegewerkzeug 1 wird dann nach oben bewegt (Figur 4i) und ist für den Biegeprozess des nächsten Scheibenpaares bereit. Die Glasscheiben I, II kühlen auf der Schwerkraftbiegeform 9 auf Umgebungstemperatur ab.

Die hier schematisch dargestellten Verfahrensschritte geben das in EP 1 836 136 B1 detaillierter beschriebene Verfahren wieder, wobei die dort verwendete konkave untere Biegeform (moule inferieur concave 5) durch die erfindungsgemäße konvexe Biegeform 10 ersetzt wurde.

Alternativ zu der dargestellten Ausführung ist es auch möglich, beim Pressbiegen die Saugwirkung des oberen Biegewerkzeugs 1 auszuschalten, so dass die Glasscheiben I, II nach der Trennung der Pressbiegewerkzeuge 1, 10 in Figur 4g auf der unteren Biegeform 10 verbleibt. Die obere Biegeform 1 steht dann bereits früher für den Biegeprozess des nächsten Scheibenpaares bereit. Die Glasscheiben I, II können von der unteren Biegeform 10 beispielsweise durch ein anderes Biegewerkzeug 1 übernommen werden.

Figur 5 zeigt eine Ausgestaltung des oberen Biegewerkzeugs 1, wie es bevorzugt für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird. Das Biegewerkzeug 1 ist eine obere Form, welche geeignet ist, zwei aufeinander liegende Glasscheiben I, II durch eine Saugwirkung gegen den Einfluss der Schwerkraft an einer rahmenartigen Kontaktfläche 2 zu halten. Die Kontaktfläche 2 ist auf einem sogenannten Skelett 13 angeordnet. Zur Erzeugung der Saugwirkung umfasst das Biegewerkzeug 1 ein Ansaugrohr 5, über das Luft abgesaugt wird. Das Biegewerkzeug 1 verfügt weiter über eine Abdeckung 3, deren Ende mit einem umlaufenden Luftleitblech 4 ausgestattet ist. Das Luftleitblech 4 umgibt die Kontaktfläche 2 umlaufend. Durch das Skelett 13 und die Abdeckung 3 mit dem Luftleitblech 4 wird der durch das Ansaugrohr 5 erzeugte Luftstrom so geleitet, dass er die Kanten der Glasscheiben I, II bestreicht. Dadurch wird das Glasscheibenpaar I, II sicher an der Kontaktfläche 2 gehalten.

Das dargestellte Werkzeug ist ebenfalls aus EP1836136B1 bekannt (forme superieure 11). Es wird auch in WO2012/080071 A1 und W02012/080072A1 für weitere Biegeverfahren eingesetzt.

Die Kontaktfläche 2 wird entsprechend der Form der zu biegenden Glasscheibe gewählt. Sie ist in der Figur stark konvex dargestellt, wie es bei der Herstellung herkömmlicher konkaver Glasscheiben zur Anwendung kommt. Figur 6 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen unteren Biegeform 10. Sie weist eine vollflächige Kontaktfläche 11 auf, welche konvex ausgebildet ist. Diese Biegeform 10 eignet sich zur Herstellung einer Glasscheibe mit einer insgesamt geringen Krümmung.

In die Biegeform 10 sind bevorzugt nicht dargestellte Durchführungen eingebracht, die über die Kontaktfläche 11 verteilt sind. Durch die Durchführungen kann eine Saugwirkung auf die Glasscheibe ausgeübt werden, um sie beim Pressbiegen an die Kontaktfläche 11 anzusaugen. Dadurch wird die Formung der Glasscheibe noch effizienter gestaltet. Die Durchführungen sind auch in EP 1 836 136 B1 für die untere Biegeform (moule inferieur concave 5) beschrieben.

Figur 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen unteren Biegeform 10. Sie weist eine vollflächige Kontaktfläche 11 auf, welche in einem Zentralbereich konvex ausgebildet ist und in einem Randbereich konkav. Durch eine solche Biegeform 10 lassen sich Glasscheiben mit stärker gekrümmten Randbereichen R herstellen, wie beispielsweise in Figur 3 dargestellt. Durch den konvexen Bereich der Kontaktfläche wird der Zentralbereich der Glasscheibe konvex gekrümmt, wodurch nach viskoelastischer Rückkehr der Bereich B mit geringer Krümmung entsteht. Die konkaven Randbereich R werden klassisch durch Pressbiegen erzeugt durch die konkaven Randbereiche der Kontaktfläche 11.

Figur 8 zeigt schematisch die Schritte einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Vorbiegen und die Aufnahme mit dem oberen Biegewerkzeug 1 entsprechen der Ausführungsform der Figur 4 (Figuren 8a-e). Während des Pressbiegens werden die Glasscheiben I, II bei dieser Ausführungsform allerdings soweit abgekühlt, dass keine viskoelastische Rückkehr mehr auftritt. Durch das Fehlen der viskoelastischen Rückkehr muss die Biegung beim Pressbiegen nicht überkompensiert werden. Stattdessen kann die Kontaktfläche der unteren Pressbiegeform schon im Wesentlichen die flache Form aufweisen, mit der die Glasscheiben I, II letztendlich versehen werden sollen. Die Kontaktfläche kann beispielsweise plan sein, wie in der Figur dargestellt, so dass die Glasscheiben I, II beim Pressbiegen in eine plane Form gebracht werden (Figuren 8f). Die Glasscheiben I, II verbleiben aufgrund ihrer geringen Temperatur in dieser Form und können vom oberen Biegewerkzeug 1 auf die Schwerkraftbiegeform 9 übergeben werden (Figuren 8g-i). Obwohl die Glasscheiben I, II im Endzustand plan sind, bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren doch entscheidende Effekte, so dass es nötig ist, um die Glasscheiben I, II für Anwendungen im Fahrzeugbereich verwenden zu können. Einerseits ist es nötig zur Erzeugung etwaiger gebogener Randbereiche, die in der Figur der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Andererseits ist ein Erwärmen zwingend erforderlich, um Randspannungen erzeugen zu können, so dass die Glasscheiben I, II den Sicherheitsanforderungen genügen. Die hierfür nötigen Temperaturen überschreiten den Übergangspunkt deutlich, so dass die Erwärmung zwangsläufig mit der Schwerkraft-Vorbiegung verbunden ist, die dann im Anschluss kompensiert werden muss. Ein vollflächiges Abstützen der Glasscheiben I, II während des Erwärmens, um die Vorbiegung zu verhindern, scheidet aus, da es der optischen Qualität der Glasscheiben I, II in kritischem Maße abträglich wäre.

Figur 9 zeigt eine Ausgestaltung einer Schwerkraftbiegeform 9. Die Schwerkraftbiegeform 9 ist mit zwei Kontaktflächen 8.1, 8.2 ausgestattet, die vertikal zueinander beweglich sind. Die erste Kontaktfläche 8.1 ist auf die vorgebogene Glasscheibe abgestimmt. Befindet sie sich in der erhöhten Position (Figur 9a), liegen die Glasscheiben I, II auf ihr auf, was zum Vorbiegen geeignet ist. Die zweite Kontaktfläche 8.2 kann nach oben bewegt werden (alternativ die erste Kontaktfläche 8.1 nach unten), so dass nun die zweite Kontaktfläche 8.2 in der erhöhten Position befindlich ist und in der Lage ist die Glasscheiben I, II zu tragen (Figur 9b). Die zweite Kontaktfläche 8.2 ist auf die Endbiegung abgestimmt, so dass die Schwerkraftbiegeform nun als Ablageform nach dem Pressbiegen geeignet ist.

Nach demselben Prinzip lassen sich verschiedene Kontaktflächen zum schrittweise Schwerkraftbiegen verwenden, wobei die Glasscheiben I, II durch die Vertikalbewegung der Kontaktfläche von einer Kontaktfläche auf die andere übergeben werden.

Statt der relativen Vertikalbewegung zweier getrennter Kontaktflächen können die beiden Kontaktfläche auch abschnittswiese auf kippbaren Bauteilen angeordnet sein, so dass durch eine Kippbewegung eine der beiden Kontaktflächenabschnitte in die aktive Position befördert werden kann.

Figur 10 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 anhand eines Flussdiagramms. Figur 11 zeigt eine Draufsicht (Figur 11a) und einen Querschnitt (Figur 11b) einer vierten Ausgestaltung einer erfindungsgemäß gebogenen Glasscheibe I zur Veranschaulichung der Dimensionen der Glasscheibe, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet werden. Die Glasscheibe I ist beispielsweise als Bestandteil einer Windschutzscheibe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen vorgesehen und weist die dafür typische trapezförmige Grundform mit gerundeter Ober- und Unterkante auf.

Der kleinstmögliche Quader, der geeignet ist, die Glasscheibe I zu umschließen beziehungsweise aufzunehmen, wird als 3D-Box D bezeichnet und ist durch gestrichelte Linien angedeutet. Die größte Dimension dieser 3D-Box D wird als Länge L' bezeichnet und die zweitgrößte Dimension als Breite B'. Die Länge L' und die Breite B' werden in Draufsicht auf die Glasscheibe I beziehungsweise ihre Hauptflächen bestimmt. Die kleinste Dimension der 3D-Box D wird als Höhe H' oder Gesamt-Biegungstiefe bezeichnet.

Die Höhe H' ist der vertikale Abstand zwischen dem höchsten Punkt (hinter der Schnittebene zu erkennen) und dem tiefsten Punkt (in der Schnittebene gelegen) der Glasscheibe I, gemessen in horizontal liegender Position der Glasscheibe (Figur 11b) in einer solchen Anordnung, in der der besagte Abstand minimal ist.

Bezugszeichenliste:

(1) oberes Biegewerkzeug

(2) rahmenartige Kontaktfläche des oberen Biegewerkzeugs 1

(3) Abdeckung des oberen Biegewerkzeugs 1

(4) Luftleitblech des oberen Biegewerkzeugs 1

(5) Ansaugrohr des oberen Biegewerkzeugs 1

(8) Kontaktfläche der Schwerkraftbiegeform 9

(8.1), (8.2) erste, zweite Kontaktfläche der Schwerkraftbiegeform 9

(9) Schwerkraftbiegeform

(10) untere Biegeform

(11) vollflächige Kontaktfläche der unteren Biegeform 10

(13) Skelett des oberen Biegewerkzeugs 1

(I) Glasscheibe

(II) Glasscheibe

(B) Bereich geringer Krümmung der Glasscheibe I, II

(R) stark gekrümmter Randbereich der Glasscheibe I, II

(G) Grenzlinie zwischen Bereich B und Randbereich R

(Q) Querverbindungslinie der Glasscheibe I, II beziehungsweise des flachen Bereichs B (TQ) Querbiegungstiefe der Glasscheibe I, II beziehungsweise des flachen Bereichs B

(L) Längsverbindungslinie der Glasscheibe I, II beziehungsweise des flachen Bereichs B (TL) Längsbiegungstiefe der Glasscheibe I, II beziehungsweise des flachen Bereichs B

(L ¹ ) Länge der Glasscheibe I

(B ¹ ) Breite der Glasscheibe I

(H ¹ ) Höhe der Glasscheibe I

(D) 3D-Box der Glasscheibe I