Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem Walzglas geringer Stärke und hoher Qualität hergestellt werden kann sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. In den letzten Jahren hat der weltweite Bedarf an Solarmodulen stetig zugenommen. Gleichzeitig werden auch immer höhere Ansprüche an Qualität und Effizienz gestellt. Eine besondere Bedeutung kommt dabei der obersten Schicht zu, die zwar die Halbleiterbauteile schützen soll, gleichzeitig aber so viel Licht wie möglich durchlassen muss. Dazu bietet sich der Werkstoff Glas an, der eine hohe Festigkeit mit einer guten Lichtdurchlässigkeit verbindet. Von Walzmaschinen zu dünnen Schichten verformtes Glas, sogenanntes Walzglas, bietet eine ebene Oberfläche, die sich gut für die Herstellung von Solarmodulen eignet. Um die Lichtdurchlässigkeit dieser Glasschicht zu verbessern wird ihre Stärke immer kleiner gewählt. Dies bringt die Glaswalzmaschinen an ihre tech- nischen Grenzen.

Gegenwärtig gebräuchliche Glaswalzmaschinen weisen zwei übereinander angeordnete Walzen auf. Die untere Walze liegt drehbar gelagert mittelbar auf dem Maschinenbett der Produktionsstätte auf. Die Oberwalze befindet sich ebenfalls drehbar gelagert und zusätzlich vertikal und horizontal verstellbar oberhalb der Unterwalze. Während der Produktion wird die Glasschmelze zwischen den beiden Walzen hindurchgeführt. Um eine bestimmte Glasstärke zu erreichen wird die Oberwalze nach dem Stand der Technik über vertikale Druckspindeln auf Stärke gehalten und von oben mit einer variabel geregelten Kraft beaufschlagt. Dadurch werden die Walzen gegen den Druck der Glasschmelze so zusammengedrückt, dass sich eine bestimmte Spaltweite ergibt. Da es sich bei der Glasschmelze jedoch nicht um eine vollkommen homogene

Masse handelt, muss diese Kraft und Position der Druckspindel ständig nachgeregelt werden. Wird der Glasfluss plötzlich unterbrochen, können beide Walzen wenn die Position der Druckspindel relativ zu der Spaltbreite zu tief gefahren ist nicht nur mit dem Gewicht der Oberwalze aufeinander, sondern auch noch zusätzlich mit der von oben eingebrachten Kraft auftreffen, was zur Beschädigung der Walzen führen kann. Durch die Art, in der die Kraft auf die Walzen ausgeübt wird, ergeben sich auch Grenzen für den Betrag der Kraft und damit für die minimal zu erreichende Dicke des Walzglases. So wird die gesamte Kraft, die auf die Oberwalze wirkt, durch das Masch inenbett in den Boden geleitet. Die Tragfähigkeit aller an der Kraftübertragung beteiligten Bauteile sowie des Maschinenbettes und des darunter befindlichen Bodens beschränken die maximale Anpresskraft. Ferner beeinträchtigen Verformungen in allen Elementen dieser Kraftübertragungskette die Toleranzen der Glasstärke. Durch die begrenzten Kräfte kann dünnes Walzglas von geringer Stärke, nicht, wie zur Zeit vom Markt gefordert wird, über eine Breite von mehr als 2 m im produktionstechnischen Maßstab mit den geforderten Toleranzen hergestellt werden.

Verfahren, die das gewalzte, noch verformbare Glas durch Zugbelastung in Bewegungs- / Bahnrichtungweiter verdünnen, mindern d ie Qual ität des Endprodukts, da die Glasstärke und das Dessin der Gravur dadurch unregelmäßiger wird. Außerdem werden etwaige durch die Walzen eingeprägte Muster verzerrt. Bei einer aus DE 1 596 493 A1 bekannten Vorrichtung kann der Abstand der Oberwalze zur Unterwalze durch Einstellschrauben festgelegt werden. Ein schwimmendes Aufliegen der Oberwalze auf der Glasschmelze kann mit dieser Anordnung nicht erreicht werden. Dadurch besteht eine erhöhte Gefahr, dass Inhomogenitäten und/oder produktionstechnische Rückstände in der Glas-

schmelze zu Schäden an der Vorrichtung, insbesondere an den Walzen, führen . Dieses Problem gewinnt mit abnehmender Dicke des Walzglases massiv an Bedeutung. Die US 1 ,829,738 A1 offenbart eine Glaswalzmaschine mit zwei horizontal nebeneinander angeordneten Walzen. Das aus den beiden Walzen gebildete Walzenpaar ist knapp oberhalb einer Glasschmelze oder in diese eintauchend angeordnet. Der Walzenspalt zwischen d e n Wa l ze n i st d u rc h e i n e Hebelanordnung und ein Gegengewicht einstellbar.

Aus der US 3,600,148 A ist eine Vorrichtung zum Einstellen des Spaltes zwischen zwei Walzen einer Glaswalzmaschine bekannt. Das Auseinanderdrücken der beiden Walzen durch einen in der Glasschmelze mitgeführten Fremdkörper gegen eine Federbelastung löst ein pneumatisches Auffahren des Walzenspaltes zum Schutz der Walzen aus.

Aufgabe ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um Walzglas in geringer Stärke und von hoher Qualität in breiten Bahnen zu produzieren, wobei die Gefahr einer Beschädigung der Vorrichtung minimiert werden soll.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7.

Bei dem beanspruchten Verfahren wird eine Glasschmelze durch einen Walzenspalt zwischen einer in einer Konsole drehbar gelagerten und rotierend angetriebenen Unterwalze und einer gegensinnig angetriebenen Oberwalze geführt und das so gewalzte Glasband in einem noch stark erhitzten, weichen Zustand auf eine Transportbahn übergeben. Die an einem Schwenkarm gelagerte Oberwalze liegt zu Beginn eines Produktionsprozesses schwimmend

auf der Glasschmelze auf, das heißt, sie ist vertikal zumindest in bestimmten Grenzen frei beweglich und drückt nur mit ihrem Eigengewicht auf die Glasschmelze, welche durch ihre Viskosität mit einer Gegenkraft entgegenwirkt. In diesem Betriebszustand können Inhomogenitäten und/oder Reststoffe der Produktion, wie z. B. körnige Rückstände, mit der Glasschmelze durch den Walzenspalt geführt werden, ohne dass sie dabei die Walzen oder deren Profile beschädigen können. Erfindungsgemäß werden während des sich anschließenden Produktionsbetriebes werden die Oberwalze und die Unterwalze durch Zugkräfte, die zwischen dem Schwenkarm und der Lagerkonsole wirken, mit einem definierten Walzenspalt gegeneinander verspannt. Dabei übt das Walzenpaar eine Kraft auf die durch den Walzenspalt geführte Glasschmelze aus, welche aufgrund der eigenen Viskosität mit einer Kraft entgegenwirkt. Das Verspannen erfolgt somit mittelbar über die Glasschmelze. Gegenüber der marktüblichen Methode, eine Anpresskraft von außen auf die Oberwalze zu übertragen, lassen sich durch die ziehende Verspannung deutlich höhere effektive Kräfte am Walzenspalt verwirklichen, da diese Kräfte nun nicht mehr aus der Maschine herausgeleitet werden. Dies ermöglicht eine geringere Glasdicke bei sämtlichen Glasbandbreiten. Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird die Oberwalze vor einer Betriebsunterbrechung zunächst wieder in einen auf der Glasschmelze schwimmenden Zustand überführt. Alternativ kann das Gewicht der Oberwalze teilweise oder vollständig durch Druckkräfte, die zwischen Schwenkarm und der Lagerkonsole wirken, getragen werden, so dass die Oberwalze mitunter nicht mehr auf der Glasschmelze aufliegt oder sogar in einen Abstand dazu verfahren wird. Ungeachtet dessen wäre auch ein plötzliches Abreißen des Materialflusses der Glasschmelze für die Walzen und/oder Walzenprofile unschädlich, da in diesem Fall zusätzlich zum Gewicht der Oberwalze keine weiteren Kräfte auf den Walzenspalt wirken.

Im Produktionsbetrieb kann ein Walzenspalt zwischen 1 ,5 mm und 9,5 mm eingestellt werden. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Walzglas geringer Stärke mit einem Walzenspalt zwischen 1 ,5 mm und 2,5 mm betrieben werden. Weiterhin sieht eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass das Glasband in einer Breite von 2000 mm bis 3000 mm aus dem Walzenspalt austritt. Werden beide vorangegangenen Ausführungen gleichzeitig verwirklicht, lässt sich qualitativ hochwertiges Walzglas für die Verwendung in Solarmodulen marktgerecht und mit großer Effizienz produzieren. Bei einer Krafteinleitung von außen sind die dafür nötigen Kräfte am Walzenspalt nicht zu erreichen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Glasband auf der Transportbahn zugfrei abtransportiert werden. Dadurch wird eine nachträgliche Verfor- mung des noch nicht erstarrten Glases vermieden . Insbesondere ist eine weitere Verjüngung des Glasbandes durch Zugbelastung nicht erwünscht, da dadurch die Qualität des Walzglases gemindert wird und auch Muster, welche durch eine profilierte Walze in das Glasband eingebracht wurden, verzerrt werden. Die gewünschte Stärke des Glasbandes wird erfindungsgemäß allein durch eine geeignete Wahl des Walzenspaltes erreicht.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Walzglas mit einer Dickentoleranz von weniger als 0,1 mm durch einstufiges Walzen erzeugt, wobei das aus dem Walzenspalt austretende Glasband ohne Zugbeanspruchung auf der Transportbahn abtransportiert wird. Dazu ist es von Vorteil, Komponenten mit geringen Toleranzen und einer niedrigen Elastizität zu verwenden. Eine entscheidende Rolle kommt insbesondere den Lagern der Walzen zu. Um bei der Stärke des Glasbandes die gewünschten Toleranzen zu erreichen, müssen die Lager ent-

sprechend präzise ausgelegt sein. Bei einem üblichen Zapfendurchmesser der Hauptwalzen von ungefähr 140 mm bis 240 mm ist eine Toleranzklasse von H7 oder besser zu wählen. Bevorzugt werden dazu Gleitlager eingesetzt, welche auch bei Temperaturen bis 250 °C beständig sind. Als Gleitwerkstoff kommen insbesondere Metall-Kunststoff-Verbundwerkstoffe in Betracht, die insbesondere Stahl, Sinterbronze, Polyetherketone und Polytetrafluorethylen umfassen können.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignete Vorrichtung. Diese umfasst eine Konsole, eine in der Konsole drehbar gelagerte und rotierend angetriebene Unterwalze, eine gegensinnig angetriebene Oberwalze sowie eine Transportbahn zum Abstützen und Abtransportieren eines Glasbandes, welches in stark erhitztem, weichem Zustand aus einem Walzenspalt zwischen der Oberwalze und der Unterwalze austritt. Die Oberwalze ist an einem Schwenkarm gelagert, welcher um eine Schwenkachse drehbar an die Konsole angeschlossen ist. Erfindungsgemäß ist eine Einsteilvorrichtung zur Einstellung des Walzenspaltes vorgesehen, die den Schwenkarm und die Lagerkonsole verbindet und ein in der Länge einstellbares Zugmittel aufweist. Nach der Erfindung lässt das Zugmittel eine von Anschlägen begrenzte freie Bewegung des Schwenkarmes relativ zu der durch die Länge des Zugmittels vorgegebenen Position des Schwenkarmes zu. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gibt für die Position des Schwenkarmes und damit der Oberwalze keine feste Stellung vor, sondern legt lediglich Grenzen fest, innerhalb derer sich eine konkrete Position der Oberwalze gemäß der wirkenden Kräfte einstellt. Zwischen den Randpun kten des festgelegten Bereiches übt das Zugmittel keine Kräfte aus.

In einer bevorzugten Ausführung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine an dem Schwenkarm angeordnete Hubvorrichtung sowie einen an die Hubvor-

richtung angeschlossenen Zuganker als Zugmittel auf. Dabei kann der Zuganker einen an der Konsole befestigten Bolzen mit einem Vertikalspiel umgreifen, wobei das Spiel eine freie Bewegung des Schwenkarmes relativ zu der durch die Hubvorrichtung vorgegebenen Position des Zugankers zulässt. Mit Hilfe der Hubvorrichtung kann der Zuganker so verstellt werden, dass der Teil des Zugankers, weicher den Bolzen mit Spiel umgreift, seinen Abstand zum Angriffspunkt der Hubvorrichtung am Schwenkarm ändert. Durch das Spiel ist mit der Position des Zugankers ein minimaler und ein maximaler Abstand des Bolzens zum Befestigungspunkt der Hubvorrichtung am Schwenkarm gegeben. Über die entsprechende Verschwenkung des Schwenkarmes ergibt sich daraus ein minimaler und ein maximaler Walzenspalt. Die Hubvorrichtung mit dem Zuganker kann kippbeweglich an dem Schwenkarm gelagert sein.

Der Zuganker weist zweckmäßig ein Anschlussende mit einem Auge auf, welches den Bolzen mit Vertikalspiel umgibt. Dies stellt eine Möglichkeit dar, das Vertikalspiel technisch zu realisieren. Andere Alternativen sind insbesondere offene und vollständig umschließende Langlöcher, sowie gabelartige Anordnungen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Anschlussende des Zugankers ein Dehnungsstück aus Metall mit seitlichen Einschnitten auf. Beim Aufbringen von Zug- und Druckkräften ist es elastisch verformbar. Durch die elastische Dehnung lassen sich die am Zuganker wirkenden Kräfte bestimmen. Es ist zweckmäßig, während des Betriebs die Kräfte mit einer Messeinrichtung zu überwachen, um gegebenenfalls in den Produktions- prozess eingreifen und gegebenenfalls Schaden von der Maschine abwenden zu können.

Die Hubvorrichtung kann erfindungsgemäß einen elektromechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Stellantrieb aufweisen. Nach der Erfindung kann die Hubvorrichtung insbesondere auch ein Getriebe mit einer abtriebsseitigen Stellspindel zur Verstellung des Zugankers aufweisen. Dabei ist die Art des Antriebs dieser Stellspindel zunächst nicht festgelegt. Bevorzugt kann jedoch an das Getriebe ein Elektromotor sowie ein Handrad angeschlossen sein. Es ist vorgesehen, mit dem Elektromotor im Wesentlichen Verstellungen im Regelbetrieb vorzunehmen, während mit dem Handrad insbesondere manuelle Nachjustierungen durchgeführt werden können. Auch ist es möglich, mit dem Hand- rad den Produktionsbetrieb bei einem Ausfall des Elektromotors aufrechtzuerhalten. Dazu verfügt der Elektromotor zweckmäßigerweise über eine Freilaufeinrichtung oder über eine Kupplung, mit der der Motor mechanisch vom Getriebe getrennt werden kann. Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Konsole einen Schlitten aufweist, welcher horizontal quer zur Drehachse der Unterwalze verstellbar ist. An diesem Schlitten ist der Schwenkarm sowie die Einsteilvorrichtung für den Walzenspalt angeschlossen sein. Mit dieser Anordnung lässt sich nicht nur der vertikale Walzenspalt, sondern auch ein horizontaler Versatz der beiden Walzen einstellen. Weiterhin ist es möglich, dass nur der Schwenkarm drehbar an den Schlitten angeschlossen ist, während die Einsteilvorrichtung an einem Bolzen, der an der Konsole befestigt ist, angreift. In diesem Fall ist eine dreh-/ schwenkbare Lagerung der Einsteilvorrichtung am Schwenkarm zweckmäßig. Die Transportbahn der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist vorzugsweise Transportwalzen auf, welche in Bewegungsrichtung des aus dem Walzenspalt austretenden Glasbandes hinter der Unterwalze angeordnet und unter Bildung einer schräg nach unten ausgerichteten Bahnfläche an der Konsole gelagert sind. Die Länge der Transportbahn ist nicht beschränkt. An ihrem Ende kann

sie das Glasband an weitere Verarbeitungseinrichtungen, insbesondere Förderanlagen oder Kühlöfen, übergeben.

Um hochwertiges und eng toleriertes Walzglas herzustellen, liegt es auch im Rahmen der Erfindung, zumindest die Unterwalze und die Oberwalze in eng tolerierten Gleitlagern zu lagern. Weiterhin kann erfindungsgemäß an das Zugmittel der Einsteilvorrichtung eine Kraftmesseinrichtung angeschlossen sein.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Walzglas, Fig. 2 und 3 unterschiedliche Funktionsstellungen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von Walzglas weist eine Unterwalze 1 und eine Oberwalze 2 auf. Durch den Abstand zwischen Unterwalze 1 und Oberwalze 2 wird ein Walzenspalt 3 gebildet. Die Unterwalze 1 ist drehbar angetrieben an einer Konsole 4 gelagert. Die Oberwalze 2 ist an einem Schwenkarm 5 drehbar angetrieben gelagert, welcher gegen einen Drehpunkt 6 an der Lagerkonsole 4 verschwenkt werden kann. Beide Walzen 1 ,2 rotieren gegensinnig und definieren eine Maschinenlaufrichtung durch die tangentiale Bewegung im Walzenspalt 3. In Maschinenlaufrichtung hinter dem Walzenspalt 3 bilden an der Lagerkonsole 4 drehbar gelagerte Transportwalzen 7, 7', 7" eine Transportbahn.

Zur Einstellung des Walzenspaltes ist eine Einsteilvorrichtung 9 vorgesehen, die eine an dem Schwenkarm 5 angeordnete Hubvorrichtung 8 sowie einen an die Hubvorrichtung 8 angeschlossenen Zuganker 10 aufweist. Mit der Hubvorrichtung 8 lässt sich die Länge des Zugankers 10 einstellen. Der Zuganker 10 weist ein Anschlussende mit einem Auge 1 1 auf, welches einen an der Konsole 4 befestigten Bolzen 12 mit Vertikalspiel umgibt. Das Vertikalspiel lässt eine freie Bewegung des Schwenkarmes 5 relativ zu der durch die Hubvorrichtung 8 vorgegebenen Position des Zugankers 10 zu. Die Hubvorrichtung 8 umfasst eine Stellspindel 13 sowie ein Getriebe 14, an das ein Elektromotor 15 und ein Handrad 16 angeschlossen sind. An dem Zuganker 10 ist ein Dehnungsstück 17 angeordnet, welches aus Metall gefertigt ist und seitliche Einschnitte aufweist.

Die Fig. 2 zeigt einen Betriebszustand zu Beginn eines Produktionsprozesses. Die Einsteilvorrichtung 9 wird zu Beginn des Produktionsprozesses zunächst so verfahren, dass das Auge 1 1 des Zugankers 10 an seiner oberen Seite an dem Bolzen 12 aufliegt und durch eine drückende Beanspruchung die Oberwalze 2 so weit angehoben wird, dass sich ein Walzenspalt 3 einstellt, welcher in etwa der Stärke entspricht, die sich durch das Aufschwimmen der Oberwalze im Zusammenspiel von Viskosität der Glasschmelze und Eigengewicht der Oberwalze 2 einstellen würde. In dieser Konfiguration ist die Verbindung nahezu kräftefrei, jedoch kann das volle Gewicht der Oberwalze bei einem plötzlichen Abriss der Schmelze sofort aufgenommen werden, da der obere Rand des Auges 1 1 sich in geringem Abstand zum Bolzen 12 befindet oder auf diesem bereits leicht aufliegt. Ist die zugeführte Schmelze stellenweise dickflüssiger oder mit Verunreinigungen, beispielsweise Sand oder Steinen aus dem Schmelzofen durchsetzt, kann die Oberwalze 2 vertikal ausweichen, wobei sie stets schwimmend gelagert ist. Das Auge 1 1 ist so bemessen, dass der Walzenspalt 3 sich weit genug vergrößern kann, um in der Glasschmelze

mitgeführten Inhomogenitäten oder produktionstechnischen Rückständen auszuweichen.

In dem sich anschließenden Produktionsbetrieb zur Herstellung eines Walz- glases geringer Dicke nimmt die Vorrichtung die in Fig. 3 dargestellte Funktionsstellung ein. Der Zuganker 10 der Einsteilvorrichtung 9 liegt ziehend an dem Bolzen 12 an und stellt so einen definierten Walzenspalt 3 ein. Dadurch, dass die Oberwalze 2 und die Unterwalze 1 durch Zugkräfte, die zwischen den Schwenkarm 5 und der Lagerkonsole 4 wirken, gegeneinander verspannt werden, werden die auf den Walzenspalt 3 wirkenden Kräfte nicht aus der Maschine hinausgeführt.

In einer bevorzugten Ausführung kann der kraftübertragende Teil der Einsteilvorrichtung 9 eine Vorrichtung zur Kraftmessung enthalten. Damit können während des gesamten Betriebes die auf die Elemente der Maschine wirkenden Kräfte überwacht werden. Bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes kann so durch Einleitung geeigneter Maßnahmen eine Beschädigung der Maschine vermieden werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Drehpunkt 6 für den Schwenkarm 5 horizontal in Bahnrichtung des Glasbandes beweglich gelagert, beispielsweise an einem an der Konsole 4 verschiebbaren Schlitten. So kann auch eine horizontale Verstellung der beiden Walzen 1 , 2 gegeneinander erreicht werden.

Mit der in den Figuren dargestellten Vorrichtung kann Walzglas in einer Stärke von weniger als 3 mm und mit einer Bahnbreite zwischen 2000 mm und 3000 mm durch einstufiges Walzen erzeugt werden, und zwar ohne Zugbean-

spruchung des aus dem Walzenspalt 3 austretenden und auf die Transportbahn 7, 7', 7" abtransportierten Glasbandes.