JP2003192361A - 板状ガラス成形装置及び板状ガラスの成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脈理、歪の発生や、揮発損失などを抑制し、
板状のガラスを高精度に、しかも効率よく成形する。 【解決手段】 溶融炉から連続的に流出する溶融ガラス
を無限軌道により搬送し、この溶融ガラスの表面を複数
のローラで摺接して厚さ方向に加工成形する板状ガラス
の成形装置において、無限軌道に流出した直後の溶融ガ
ラスの形状を計測し、計測データに基づいて、前記無限
軌道の走行速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス溶融炉から
流出する溶融ガラスを板状に成形するための板状ガラス
成形装置及び板状ガラスの成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の板状ガラスの製造装置について
は、特開２０００−３３５９２８公報、特開平１１−３
１０４２１号公報、特開平１１−２１１３７号公報、特
開平５−１７１７２号公報などが開示されている。

【０００３】すなわち、特開２０００−３３５９２８の
装置は、熱間成形工程と後続の成形工程とをそれぞれ独
立させることで、不良品の発生を抑制しつつ板状ガラス
を製造するものであって、熱間成形装置から溶融ガラス
を鉛直下方へ帯状に引き抜き、さらに下方の折り曲げゾ
ーンで溶融ガラスの搬送方向を水平方向に変更した後、
水平ゾーンで帯状のガラスを規定の寸法に切断するもの
である。

【０００４】また、特開平１１−３１０４２１号及び特
開平１１−２１１３７号の製造装置は、フロート法によ
り板状ガラスを成形するものであって、錫又は錫合金な
どの溶融金属浴を収容する浴槽内に、溶融ガラスを所定
の流量で連続的に流し入れ、溶融ガラスをガラスリボン
の状態で搬送しつつ幅や厚さを調節することで、所望の
形状の板状ガラスを得るものである。

【０００５】さらに特開平５−１７１７２号公報では、
フロートバスリボン幅制御方法および装置が開示されて
いる。これは溶解窯から溶融ガラスをフロートバスへ流
出させてガラスリボンを形成する際に、フロートバスの
ホットエンドでのリボン幅が一定になるように、所定の
制御変数からファジイ推論を利用し、ツィールを上下駆
動することによりガラス流出口の開口を調節することに
より、ガラスの流量制御を行なうものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような装置にはそれぞれ次のような課題がある。す
なわち、特開２０００−３３５９２８の装置は、垂直ゾ
ーン、折り曲げゾーン、水平ゾーンといった複数の搬送
路を備える装置であるため、装置内部に広いスペースが
必要となり、装置全体のサイズが大きなものとなる。

【０００７】これにより、このタイプの装置は、成形温
度及び成形時間（徐冷温度及び徐冷時間）の精細な制御
が困難になるため、脈理や歪の発生を招き、さらに例え
ばフツリン酸ガラスなどを成形する場合には、フッ素の
揮発損失が課題になる。また、このような装置の場合、
帯状ガラスの幅方向の端縁部分に、表面張力による変形
が生じるため、この部位を切除せざるを得ず、材料の無
駄、工程の増加および、装置の大型化を招くという問題
点がある。

【０００８】また、フロート法を実施する特開平１１−
３１０４２１号及び特開平１１−２１１３７号の装置
は、上述したような課題に加え、さらに次のような課題
がある。つまり、フロート法を実施する装置は、窓ガラ
スのような比較的大きいサイズのガラス成形に適してい
るため、大型の装置として構成されることが多く、例え
ばフツリン酸ガラスなどの成形に用いようとすると、フ
ッ素の揮発損失が少なくないという問題がある。このよ
うにフロート法を用いるこれらの装置は、少量生産に不
向きであり、また板状ガラスの厚さおよび幅の寸法精度
よく成形することが困難であるという問題点があった。

【０００９】さらに特開平５−１７１７２号公報は、フ
ロートバスリボン幅を監視カメラで検出し、この検出結
果を用いファジイ制御によって耐火物ダンパーのツィー
ルで流出口の開口を調節し溶融ガラスの流量のフィード
バック調整を行うものであるが、良品質の板状ガラスを
得るためには、溶融ガラスの流出口の開口を調節し流量
を制御するだけではまだ不十分であることがわかった。

【００１０】フロート法ではなく、溶融ガラスを無限軌
道、即ちコンベヤ上に流し、これを搬送しローラで成形
する場合には、コンベヤの走行速度に対しコンベヤ上へ
の流出量が多くなると、流出したガラスが停滞傾向とな
り、ガラス成形ローラ部で詰まり傾向を示し、またガラ
スが一部残留して冷えることにより、成形された板状ガ
ラスに脈理や歪みが生ずることによる不良発生を招く。
またコンベヤの走行速度に対し流出量が少ないと、成形
された板状ガラスが肉不足となり、幅や厚さが不足して
しまう。従ってこうした従来の方法では良品質の板状ガ
ラスを得ることが困難であった。

【００１１】本発明は、このような課題を解決するもの
で、成形される板状ガラスの幅や厚さを高精度に所定の
値に保つとともに、脈理や歪の発生を防止し、しかも効
率よく成形できる板状ガラス成形装置及び板状ガラスの
成形方法を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の板状ガラス成形装置は、溶融炉から連続的
に流出する溶融ガラスを搬送する無限軌道と、前記無限
軌道により搬送される前記溶融ガラスの表面に各々摺接
して前記溶融ガラスを厚さ方向に加工成形する複数の圧
延ローラと、前記溶融炉から連続的に流出した無限軌道
上の溶融ガラスの形状を計測する溶融ガラス形状計測装
置と、前記計測装置によつて計測された前記溶融ガラス
の形状データにより前記無限軌道の走行速度を制御する
無限軌道走行速度調節装置とを具備することを特徴とす
る。

【００１３】本発明の板状ガラス成形装置において、圧
延ローラの回転速度は、無限軌道に同期させて制御する
ことができる。

【００１４】本発明は、溶融炉から連続的に流出し、無
限軌道上に存在している溶融ガラス（ガラス溜まり）に
着目し、この形状を計量し、この計量によって得られた
データを用いて無限軌道を速度制御することにより、課
題の解決を得て、本発明をなすに至ったものである。

【００１５】即ち、溶融炉から連続的に流出する溶融ガ
ラスを無限軌道により搬送し、この溶融ガラスの表面に
各々摺接して前記溶融ガラスを厚さ方向に加工成形する
際に、無限軌道に流出した直後の溶融ガラス即ちガラス
溜まりの形状を計量し、この計量データに基づいて、無
限軌道の走行速度を制御することにより、溶融ガラスを
成形した板状ガラスの脈理、歪の発生や、ガラスの揮発
損失を抑制し、板状板状ガラスを高品質に保ち、しかも
効率よく成形することができるものである。

【００１６】無限軌道に流出した直後の溶融ガラスの形
状（ガラス溜まり）の計量データとしては、ガラス溜ま
りの面積データ、ガラス溜まりの幅データ、そしてガラ
ス溜まりの後端の位置データ、すなわち流出ノズルの位
置よりもどれだけ後方までガラス溜まりが存在するかと
いうデータを用いて制御を行なうことにより、成形され
た板状ガラスの品質を良好に保つことができる。

【００１７】例えばガラス溜まりの面積が大きくなり、
ガラス溜まりの後端が伸びると、脈理や歪みの発生が増
し、板状ガラスの品質が急速に低下する。そこでガラス
溜まりの計量データを用いて、無限軌道の走行速度を調
整して速度を高めることにより、ガラス溜まりの面積を
減少させ、そのサイズを適正化することができ、板状ガ
ラスの品質を確保することができる。

【００１８】本発明において、上記ガラス溜まりを計量
して無限軌道速度とローラ回転速度を制御する際には、
ガラスの溶融温度を一定に保つとともに、予めガラスの
流量を適正に調整しておくか、あるいはフィードバック
制御を用い、流出口の開口を調節し溶融ガラスの温度や
ガラスの流量を適正に維持することが好ましい。

【００１９】本発明において、溶融ガラス溜まりを計測
する溶融ガラス形状計測装置として、ビデオカメラなど
の撮像装置および画像処理装置を好ましく用いることが
できる。撮像装置によって撮像された画像のディジタル
処理を行なえば、例えば画像における複数のパラメータ
を総合して無限軌道の制御に最も適した制御データを得
て用いることができる。

【００２０】また本発明における溶融ガラス溜まりを計
測する溶融ガラス形状計測装置としては、撮像装置およ
び画像処理装置の代りに、ラインセンサまたは光量セン
サ複数台とデータ処理装置とを用いることもできる。

【００２１】また、本発明の板状ガラスの成形方法は、
溶融炉から連続的に流出する溶融ガラスを無限軌道によ
り搬送し、前記無限軌道により搬送される前記溶融ガラ
スの表面に複数の圧延ローラをそれぞれ摺接させ前記溶
融ガラスを厚さ方向に加工成形するとともに、前記溶融
炉から連続的に流出し無限軌道上に存在する溶融ガラス
の形状を計測し、前記計測によって得られた計測データ
に基づき前記無限軌道の走行速度を制御することを特徴
とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。

【００２３】図１は、本発明の実施形態に係る板状ガラ
ス成形装置の要部を模式的に示す斜視図である。本実施
形態の板状ガラス成形装置は、光学機器用の薄板状ガラ
ス部品である例えばＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサの
視感度補正用フィルタなどを成形する場合に特に好適な
装置である。

【００２４】図１の板状ガラス成形装置１において、溶
融窯（ルツボ窯）２より溶融状態のガラス３ａが、ガラ
スを搬送する無限軌道４の上に連続的に流出すると同時
に無限軌道により順次搬送されており、無限軌道４上に
は溶融状態のガラス３ａによるガラス溜まりが形成され
る。この無限軌道４の上のガラス溜まりは、撮像装置５
によってその形状が撮像され、画像処理される。画像処
理された信号は演算処理され、その結果が無限軌道４を
駆動するモータおよび成形に用いる各ローラを駆動する
モータの回転速度の制御に用いられる。

【００２５】溶融状態のガラス３ａは、このガラスを厚
さ方向に加工成形する複数の圧延ローラ６によって圧延
成形され、複数の補助ローラ７によりさらに厚さ方向の
形状が整えられ、一対のガイド部材８により、その搬送
幅が規制される。これらのローラとガイド部材は水冷さ
れており、ガラスを冷却しながらガラスを成形し形状を
整えている。こうして溶融ガラス３ａは成形され、板状
成形ガラス３ｂとなる。

【００２６】ここに無限軌道４は、短冊状の複数のプレ
ート４ａが、レール上で連結されたエンドレスのチェー
ンである。個々のプレート４ａは、耐熱性、耐食性に優
れた材料で形成されている。プレート４ａにおけるガラ
ス３ａとの接触面及びガイド部材８の摺動面は、成形さ
れる板状ガラスの表面を平滑に仕上げ、且つガイド７と
の間での摩耗を抑制するために、極めて平滑に仕上げら
れている。

【００２７】このようなプレート４ａの材料としては、
例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３２１、
ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１０Ｓといっ
たステンレス鋼などの金属の他、石材やセラミックスな
どが例示される。また、無限軌道２は、隣り合うプレー
ト４ａどうしの隙間に溶融状態のガラス３ａが流れ込ま
ないようにするために、この隙間が１ｍｍ以下になるよ
うに個々のプレート４ａが連結されている。

【００２８】圧延ローラ６は、図１に示されているよう
に、無限軌道４のガラス３ａの搬送面と対向するよう
に、例えば６セット設けられている。また、これらの圧
延ローラ６の長手方向が無限軌道４のガラス３ａの搬送
方向と直交するように配置され、かつ各々が上流側から
下流側へ並設されている。

【００２９】圧延ローラ６は、耐熱性及び耐食性に優れ
た金属材料により形成されている。このように構成され
た圧延ローラ６は、無限軌道４より搬送される溶融状態
のガラス３ａの表面に各々摺接してこのガラスを厚さ方
向に圧延成形する。この圧延ローラ６の内部には冷却水
が流され、水冷される。

【００３０】補助ローラ７は、図１に示したように、無
限軌道４のガラス搬送方向における圧延ローラ６の下流
側に設けられ、無限軌道４のガラス搬送面と対向するよ
うに例えば３セット設けられている。また、これらの補
助ローラ７は長手方向が無限軌道４のガラス搬送方向と
直交するように配置され、かつ各々が上流側から下流側
へ並設されている。補助ローラ７は、圧延ローラ６と同
様に、耐熱性及び耐食性に優れた金属材料により形成さ
れている。このように構成された補助ローラ７は、無限
軌道４より搬送されるガラスの表面に各々摺接してこの
溶融ガラス３ａの厚さ方向の形状を整える。この補助ロ
ーラ７の内部には冷却水が流されローラ７は水冷され
る。

【００３１】一対のガイド部材８は、各々が均一の厚さ
で成形されており、無限軌道４により搬送される溶融状
態のガラス３ａの両側面と摺接するように対向配置され
ている。個々のガイド部材８は、無限軌道４の搬送方向
において、溶融窯からのガラス３ａの流出位置よりも上
流側から補助ローラ７の設置位置の手前までの区間まで
が有効である。つまり、このように配置されるガイド部
材８により、溶融状態であったガラスを一定幅とするこ
とができる。なお、ガイド部材８は、補助ローラ７の先
まで延ばすことができるが、通常は補助ローラ４の手前
まで設置すれば、ガラスが幅方向に広がるおそれはない
ので、必ずしもその必要はない。

【００３２】このガイド部材８は、耐熱性、耐食性に優
れた金属で形成されており、無限軌道４および圧延ロー
ラ６の外筒との接触面は、互いの摩耗を抑制するため
に、極めて平滑に仕上げられている。また、個々のガイ
ド部材８のガラスとの接触面には、外径がガイド部材８
の厚さとほぼ同一径かもしくはわずかに小さい径で成形
されたパイプ（図示せず）が接触するように配置されて
いる。このパイプは、圧延ローラ６、補助ローラ７など
と同様、耐熱性、耐食性に優れた金属材料により成形さ
れている。このパイプは、各ガイド部材８の長手方向に
沿ったかたちで配置されており、パイプ内には、ガラス
によって昇温されたガイド部材８を冷却するための冷却
水が流れるようになっている。

【００３３】ガイド部材８としては、成形すべき板状ガ
ラスの厚さに対応した複数種の厚さのガイド部材が用意
されており、これらを選択的に用いることで、成形対象
の板状ガラスの幅及び厚さを高精度に成形することがで
きる。

【００３４】このようにして板状に成形されたガラス
は、切断ユニット９によって所定の長さに切断される。

【００３５】無限軌道４は、冷却ユニットによって、溶
融ガラスの搬送面と異なる面側に冷却水を噴霧する冷却
水ノズルと、冷却水で濡れた無限軌道４を乾燥させるた
めのエアノズル（ともに図示せず）とを備え、冷却水ノ
ズルから噴霧された冷却水で冷却した後、エアノズルか
ら圧縮空気を噴出し、無限軌道４の表面を乾燥させる。

【００３６】図２は本実施形態の板状ガラス成形装置の
制御系統を模式的に示した図である。溶融窯から無限軌
道４上に流出した溶融状態のガラス３ａの流出したガラ
ス溜まりの形状は、同図（Ａ）に示された形状が好まし
く、同図（Ｂ）のように流出ノズル部よりも後方に溶融
ガラスが流れた形状であると脈理の発生がみられ好まし
くない。

【００３７】撮像装置５は、流出した溶融状態のガラス
３ａのガラス溜りの形状を撮像し、画像処理装置１１に
入力する。画像処理装置１１では、撮像装置によって撮
像されたガラス溜りの画像を画像処理し、画素数により
その面積を算出する。ここで算出された面積データとし
てシーケンサ１２にＲＳ−２３２ｃ等の通信手段にて送
られる。画像取り込みのタイミング、画像処理命令は、
シーケンサ１２より画像処理装置１１へ送られるように
構成され、プログラミングされている。ディジタル量と
して出力されたガラス溜りの面積値は、シーケンサ１２
にてアナログ信号に変換され、調節計１３ａ，１３ｂに
入力される。調節計１３ａ，１３ｂではこの入力値と目
標値と比較し、ＰＩＤ演算されて制御値をインバータモ
ータ１４ａ，１４ｂに出力する。インバータモータ１４
ａ，１４ｂではこの制御値に従い、それぞれローラ駆動
および無限軌道駆動用インバータモータの回転速度を制
御するよう、制御ループが構成されている。

【００３８】なお、上記においては、撮像装置によって
撮像され画像処理装置によって画像処理されたガラス溜
まり形状に関するデータとして、面積データを利用する
場合を述べたが、画像処理によって得られるガラス溜ま
り形状に関するデータとしては、上記面積データのほ
か、幅データ、ガラス溜まりの後端データなどが利用で
き、これらを総合したデータにより制御を行うことがで
きる。

【００３９】次に、このように構成された本実施形態の
板状ガラス成形装置１により、例えば厚さ２ｍｍ〜４ｍ
ｍの板状のフツリン酸ガラスを製造する場合の具体例に
ついて述べる。

【００４０】溶融されたフツリン酸ガラスを単位時間当
たり一定量で溶融窯底部より連続的に無限軌道４上に流
出させる。溶融窯底部の圧力は、フツリン酸ガラス６
（６ａ）の流出が進むにつれ徐々に減少して行く。この
ため、フツリン酸ガラス６（６ａ）の平均流出量は、
０．０００５ｍ³／ｍｉｎ〜０．００１５ｍ³／ｍｉｎで
あることが好ましい。

【００４１】初期設定として、無限軌道４及び圧延ロー
ラ６の周速度を、上記ｔ＝３．０ｍｍのガイド部材８使
用時で、２９０ｃｍ／ｍｉｎ〜３８０ｃｍ／ｍｉｎ（測
定誤差±５ｃｍ／ｍｉｎ）に、ｔ＝３．８ｍｍのガイド
部材８使用時で、１８０ｃｍ／ｍｉｎ〜２００ｃｍ／ｍ
ｉｎ（測定誤差±５ｃｍ／ｍｉｎ）になるように設定
し、ガラス溜りを撮像し、画像処理することによる無限
軌道４および圧延ローラ６、補助ロ―ラ７の周速度のフ
ィードバック制御を行なう。

【００４２】圧延ローラ６内の冷却水流路へ供給される
冷却水の流量を、例えば０．００１８ｍ³／ｍｉｎ〜
０．００３６ｍ³／ｍｉｎの範囲内に設定し、且つ無限
軌道４の搬送方向における上流側のローラから下流側の
ローラの順に、徐々に冷却水の流量を減少させる。この
ような温度調整は、フツリン酸ガラス６の表面温度が、
１つの圧延ローラ６によって急激に低下してしまうこと
を防止するためのものである。なお、圧延ローラ６の表
面が結露してしまうような場合には、ローラ内へ供給さ
れる冷却水の流量を少なめに設定することが望ましい。

【００４３】圧延ローラ６の表面温度は４５０℃に設定
する。補助ローラ４の表面温度を３５０〜３６０℃に設
定する。ガイド部材８は、成形すべき板状ガラスの厚さ
が２．４ｍｍ〜２．７ｍｍの場合には、例えばｔ＝３．
０ｍｍの成形ガイドを使用することが好ましく、成形す
べき板状ガラスの厚さが３．６ｍｍ〜３．７ｍｍの場合
には、例えばｔ＝３．８ｍｍの成形ガイドを使用するこ
とが好ましい。ガイド部材８に接触する冷却パイプ内の
冷却水の流量を、０．０００２ｍ³／ｍｉｎ〜０．００
０５ｍ³／ｍｉｎ（０．２Ｌ／ｍｉｎ〜０．５Ｌ／ｍｉ
ｎ）の範囲内に設定する。

【００４４】このような条件で溶融窯より溶融状態のガ
ラスが無限軌道上に連続的に流出している状態における
ガラス溜りを撮像装置によって撮像し、画像処理し、演
算処理し、この結果を無限軌道を駆動するモータおよび
成形に用いる各ローラを駆動するモータの回転速度を制
御することによって、脈理、歪の発生を抑制することが
でき、板状ガラスを高精度にしかも効率よく成形するこ
とができた。

【００４５】以上、本発明を実施の形態により具体的に
説明したが、本発明はこの実施形態にのみ限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
である。本実施形態ではフツリン酸ガラスを成形する場
合を例に取って述べたが、本発明の成形装置および成形
方法は、このほか珪酸ソーダガラスや硼酸塩ガラスを成
形する場合などに幅広く適用できる。

【００４６】また無限軌道４及び圧延ローラ６の動カ源
として、インバータモータを用い場合を述べたが、無段
変速機付きのギヤモータを使用してもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば脈理や歪の発生を防止し、一定幅、一定厚さの
高精度の板状ガラスを生産性よく成形することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るガラス成形装置を模式
的に示した斜視図である。

【図２】図１のガラス成形装置の制御系を模式的に示し
た図である。

【符号の説明】

１……板状ガラス成形装置、２……溶融窯、３ａ，３ｂ
……ガラス、４……無限軌道、５……撮像装置、６……
圧延ローラ、７……補助ローラ、８……ガイド部材、９
……切断ユニット、１１……画像処理装置、１２……シ
ーケンサ、１３ａ，１３ｂ……調節計、１４ａ，１４ｂ
……インバータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融炉から連続的に流出する溶融ガラス
   を搬送する無限軌道と、 前記無限軌道により搬送される前記溶融ガラスの表面に
   各々摺接して前記溶融ガラスを厚さ方向に加工成形する
   複数の圧延ローラと、 前記溶融炉から連続的に流出した無限軌道上の溶融ガラ
   スの形状を計測する溶融ガラス形状計測装置と、 前記計測装置によつて計測された前記溶融ガラスの形状
   データにより前記無限軌道の走行速度を制御する無限軌
   道走行速度調節装置とを具備することを特徴とする板状
   ガラス成形装置。
2. 【請求項２】 前記溶融ガラス形状計測装置が、撮像装
   置および画像処理装置を備えることを特徴とする請求項
   １記載の板状ガラス成形装置。
3. 【請求項３】 溶融炉から連続的に流出する溶融ガラス
   を無限軌道により搬送し、 前記無限軌道により搬送される前記溶融ガラスの表面に
   複数の圧延ローラをそれぞれ摺接させ前記溶融ガラスを
   厚さ方向に加工成形するとともに、 前記溶融炉から連続的に流出し無限軌道上に存在する溶
   融ガラスの形状を計測し、 前記計測によって得られた計測データに基づき前記無限
   軌道の走行速度を制御することを特徴とする板状ガラス
   の成形方法。