JP2004503458A - ガラスシート成形システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

加熱チャンバ（１４）を備えた炉（１２）を有し、加熱チャンバ内のトップサイド搬送装置（２０）が下向き面（２２）を備え、該下向き面には、コンベア（１６）からの加熱されたガラスシートをこれに全く直接接触することなく受け入れかつ支持すべく真空および加圧空気が供給される構成のガラスシート成形装置（１０）および成形方法。炉の外部に配置された成形ステーション（２４）は、垂直方向に移動可能な上方金型（２８）を有し、該上方金型は、第１アクチュエータ（４０）の制御の下でトップサイド搬送装置（２０）から成形ステーションへと加熱されたガラスシートを搬送する水平移動可能な下方リング（３４）と協働する。第２アクチュエータ（４２）が、上方金型（２８）を、ガラスシート成形時に下方リング（３４）と協働させるべく下方に移動させる。成形を補助するため、真空衝撃波が上方金型に供給される。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、加熱ガラスシートの成形システムおよび方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
従来のガラスシート成形システムは、加熱チャンバを備えた炉を有し、加熱チャンバ内で、コンベアが、ガラスシートを成形可能な充分に高い温度まで加熱できるように搬送する。通常、炉の加熱チャンバは約６５０〜７２０℃に加熱され、ガラスシートを約６２０〜６６０℃に加熱し、１つ以上の金型で成形し、次に任意であるが急冷を行なう。Ｆａｃｋｅｌｍａｎの米国特許第４，５７８，１０５号明細書および第４，６１５，７２４号明細書、およびＭＣＭａｓｔｅｒ等の米国特許第５，００２，５９９号明細書には、加熱されたガラスシートを、直接接触することなく加熱コンベアから成形用金型まで搬送するトップサイド搬送装置が開示されている。トップサイド搬送装置の下向き面に供給される真空および加圧空気は、全く直接接触することなくガラスシートのトップサイド支持を行なう。このような搬送は、Ｋｒａｍｅｒ等の米国特許第５，０６６，３２１号明細書、Ｓｃｈｎａｂｅｌ Ｊｒ．等の米国特許第５，６６９，９５３号明細書および第５，９０２，３６６号明細書に開示されているような位置決め装置を用いて行なわれる。成形は、これまで、ＭｃＭａｓｔｅｒの米国特許第４，５７５，３９０号明細書に開示されているように、これも炉の加熱チャンバ内に配置される上方金型を用いて行なわれている。
【０００３】
Ｗｏｏｄｗａｒｄ等の米国特許第５，７５５，８４５号明細書に開示されているように、ガラスシートの成形は、これまで、炉の加熱チャンバの外部で行なわれているが、このような外部金型へのガラスシートの搬送は、ローラコンベアにより行なわれており、これは、成形を行なう金型を通るため割り型を必要とする。炉の加熱チャンバのかなりの高温に耐える必要がない材料を使用できるため外部金型の使用が望ましいが、これまで、炉の加熱チャンバの外部でガラスシートの成形を行なう有効なシステムまたは方法は存在しない。
【０００４】
（発明の開示）
本発明の目的は、ガラスシートの改善された成形システムを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明によるガラスシート成形システムは、ガラスシートをその成形が可能な充分に高い温度に加熱するための、ガラスシート搬送コンベアを備えた加熱チャンバを有する炉を有している。該炉の加熱チャンバ内には下向き面を備えたトップサイド搬送装置が配置され、該トップサイド搬送装置は下向き面を有し、該下向き面には、コンベアから受け入れた加熱されたガラスシートをこれに全く直接接触することなく支持すべく真空および加圧空気が供給される。炉の加熱チャンバの外部には成形ステーションが配置され、該成形ステーションは、下向き成形面を備えた垂直方向に移動可能な上方金型を有している。水平方向に移動可能な下方リングは上向き成形面を有する。第１アクチュエータは、下方リングを、該下方リングがトップサイド搬送装置から高温のガラスシートを受け入れる、炉の加熱チャンバ内の第１位置へと水平方向に移動させ、次に、下方リングを、成形ステーションでの上方金型の下の第２位置へと、炉の加熱チャンバから外部に移動させる。システムの第２アクチュエータは、上方金型を、高温ガラスシートの成形時に下方リングと協働させるべく、第２位置にある下方リングに向けて下降させる。
【０００５】
本発明のシステムの好ましい構造では、成形ステーションは、炉の加熱チャンバの外部での成形時に高温ガラスシートの熱損失を低減させる熱損失低減装置を有している。一形態では、熱損失低減装置は、成形ステーションを加熱する補助ヒータを有し、これらの補助ヒータは、電気抵抗ヒータまたはガスヒータで具現できる。他の形態では、熱損失低減装置は、成形ステーションの上方金型の成形面を高温に維持するため上方金型内にヒータが設けられている。他の形態では、熱損失低減装置は、成形ステーションの上方金型の成形面上に断熱カバーを有している。熱損失低減装置は成形ステーションを包囲する包囲体を有し、該包囲体は、ガラスシートから包囲体への熱損失を低減させるべく小さい放射率を有するのが好ましい。熱損失を低減させるこれらの種々の態様の種々の組合せを用いることもできる。
【０００６】
システムの上方金型は、下方リングと上方金型との間でのガラスシートの成形を補助すべく、真空衝撃波が真空源から供給される開口を有することが好ましい。
システムは更に冷却ステーションを有し、該冷却ステーションには成形されたガラスシートが冷却のために移動される。
【０００７】
本発明の他の目的は、ガラスシートの改善された成形方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明によるガラスシート成形方法は、ガラスシートをその成形が可能な充分に高い温度に加熱すべく、ガラスシートを炉の加熱チャンバ内に搬送することにより遂行される。加熱されたガラスシートは、炉の加熱チャンバ内のトップサイド搬送装置の下向き面に搬送され、下向き面には、加熱されたガラスシートをこれに全く直接接触することなく支持すべく真空および加圧空気が供給される。高温のガラスシートはトップサイド搬送装置から下方リング上に解放され、次に、高温のガラスシートが載置された下方リングは、炉の加熱チャンバから出て成形ステーションへと水平方向に移動される。次に、成形ステーションの上方金型が下降され、高温ガラスシートの成形時に下方リングと協働される。
【０００８】
本発明のガラスシート成形方法の実施に際し、成形中に高温のガラスシート熱損失が低減される。
また、本発明の成形方法は、上方金型に供給される真空衝撃波を使用して、ガラスシートの成形を補助することにより遂行される。
【０００９】
本発明のガラスシート成形方法はまた、成形されたガラスシートを、成形ステーションから、冷却のための冷却ステーションへと水平方向に移動させることを含み、前記冷却は、焼なまし、熱強化または焼もどしとして行なうことができる。
【００１０】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の目的、特徴および長所は、添付図面に沿って説明する本発明を実施するための最良の形態についての以下の詳細な説明から容易に明らかになる。
本発明の全ての特徴の理解を容易にするため、本発明の方法を実施すべく本発明に従って構成されたガラスシート成形システム１０を概略的に示す図１を参照して、本発明のシステムおよび方法を一体的態様で説明する。成形システム１０は加熱チャンバ１４を備えた炉１２を有し、この加熱チャンバ１４は、ガラスシートＧを、ガラスシートＧの成形を可能にする充分な高温に加熱されるように、矢印Ｃで示す搬送方向に沿って搬送するロール１８を備えたロール型コンベア１６を有している。通常、炉の加熱チャンバ１４は６５０〜７２０℃に加熱され、ガラスを約６４０〜６６０℃に加熱する。トップサイド搬送装置２０は、炉１２の加熱チャンバ１４内に配置され、下向き面２２を有している。この下向き面２２には真空空気および加圧空気が供給され、下記でより詳細に説明するように、コンベア１６から受け入れた加熱ガラスシートを、全く直接接触することなく支持する。この成形システムの成形ステーション２４は、炉の右側出口端２６で加熱チャンバの外方に配置される。この成形ステーション２４は上方金型２８を有し、この上方金型２８は下向き成形面２９を有し、下記でより詳細に説明するように、実線で示す上方位置と仮想線で示す下方位置との間を矢印３０に示すように垂直方向に移動できる。図示のように、このシステム１０は、成形ステーション２４の右側に、成形されたガラスシートを冷却するための冷却ステーション３２を有している。
【００１１】
図１をさらに参照すると、ガラスシート成形システム１０は下方リング３４を有している。この下方リング３４は矢印３６で示すように水平方向に移動でき、成形すべきガラスシートＧの周縁にほぼ一致する周縁構造を有する上向き成形面３８を備えている。第１アクチュエータ４０は、下方リング３４を、炉１０の加熱チャンバ１４内の実線で示す第１位置へと水平方向に移動させることによりガラスシート成形サイクルを開始し、この第１位置で、下方リング３４は、トップサイド搬送装置２０への真空の供給が停止されてその支持が終了するとトップサイド搬送装置２０から高温のガラスシートを受け入れ、次いで、第１アクチュエータ４０は、下方リング３４を、上方金型２８の下に仮想線で示す第２位置へと炉１０の外に移動させる。次に、第２アクチュエータ４２が、上方金型２８を、第２位置にある下方リング３４に向けて下降させ、下方リング３４と協働して高温ガラスシートを成形し、次に、上方金型２８が上昇させられて上方位置に戻り、次のサイクルの準備を行なう。
【００１２】
上方金型２８を炉の加熱チャンバの外部に配置することにより、上方金型を、炉の加熱チャンバ内でより慣用的な態様で内的に機能するように取り付けられた金型よりも、非常に低い温度で作動させることができる。また、外部に位置する上方金型２８が、ガラスの上面とは全く接触することなくトップサイド搬送装置２０から高温のガラスシートを受け入れる下方リング３４と協働する方法は、ガラスシートの有効な供給並びに成形を可能にする。より詳しくは、上方金型２８を、いずれも炉の加熱チャンバの高温環境内では使用できない、冷間圧延炭素鋼または鋳鉄で作ることができ、約３００℃以下の比較的低い温度ではアルミニウム金型およびエポキシ金型を使用できる。更に、上方金型２８を、断熱特性を有しかつ大掛かりな機械加工を必要としない耐火物から鋳造することもできる。このように、本発明のシステムは、上方金型２８をより経済的に製造できるので成形型コストを低下させることもでき、従って、成形される各ガラスシートに対する成形型コストを低下させることにより少量生産に有効なシステムとすることができる。
【００１３】
図１を更に参照すると、成形ステーション２４は、全体を参照番号４３で示す、成形中に高温ガラスシートＧの熱損失を低減させる装置を有している。この装置４３は、高温ガラスシートＧからの熱損失を低減させるべく成形ステーションに補助熱を供給する電気抵抗ヒータまたはガスヒータで構成される補助ヒータ４４を含んでいる。熱損失低減装置４３は、成形ステーションの上方金型２８内のヒータ４６も有している。これらの金型ヒータ４６は電気抵抗ヒータで構成され、ガラスシートを成形するために金型とガラスを係合させたときに、ガラスシートから金型への熱損失を低減させるべく成形面２９を加熱する。また、図４に示すように、熱損失低減装置に、セラミックペーパで作るのがよい断熱カバー２９′を設けることもでき、この断熱カバー２９′は、ガラスシートの成形を行なう係合中に高温ガラスシートから上方金型２８へと流れる熱流を低減させるように成形面２９上に設けられる。別の構成として、成形面２９を断熱材で作ることもできる。更に、図１に示すように、熱損失低減装置４３に、対流通気を低減させかつ成形ステーションを包囲する包囲体４７を設けて、高温ガラスシートからの熱損失を防止することができる。この包囲体４７は、炉の別のチャンバとして構成してもよいが、上方金型２８が約５００℃以上の温度とならないように、加熱チャンバの外部に設けなくてはならない。
【００１４】
成形ステーション２４の上方金型２８には開口４８が設けられ、この開口４８には、真空リザーバ５０から弁５４の制御により、導管５２を通して真空衝撃波が供給される。この真空衝撃波は、本願に援用するＳｈｅｔｔｅｒｌｙ等の米国特許第５，３７６，１５８号明細書に開示されているように、上方金型２８と下方リング３４との間での成形を補助する。
【００１５】
システム１０の冷却ステーション３２は、前述のように成形ステーション２４の右側に配置されており、成形ステーションでの成形後の下方リング３４の右方への連続移動により、または他の金型上でのガラスシートの右方への移動により、冷却ステーションへの移動時にガラスシートの冷却を行う。
【００１６】
図２に示すように、トップサイド搬送装置２０はステンレス鋼のような耐熱金属シートで作られており、平らな下向き面２２はコンベアロール１８よりも極く僅かに高い位置に配置されている。図３にも示すように、トップサイド搬送装置２０の平らな下向き面２２は第１組の孔６４を有し、この孔６４を通して真空を吸引することにより、ロールコンベア１６から受け入れた高温のガラスシートを支持する。トップサイド搬送装置２０の平らな下向き面２２はまた第２組の孔６６を有し、この孔６６には加圧ガスが供給されて下向き面から高温ガラスシートを隔てて、ガラスシートＧとは全く接触しない支持が行なわれるようにする。トップサイド搬送装置２０は、ロールコンベア１６の下流側端部７０の少なくとも一つのコンベアロール即ち最も右側の遠いコンベアロール１８とオーバラップする上流側端部６８を有し、最も右側の遠いコンベアロール１８は、高温ガラスシートがロールコンベアから下向き面２２に最初に受けられるとき、高温ガラスシートを支持するように、下向き面２２の完全に下に配置されている。より詳しくは、図示のロールコンベア１６は、完全にトップサイド搬送装置の上流側端部６８の下に配置された、最も右側に配置された１つのコンベアロール１８を有している。また、ロールコンベアは、最も右側に配置された単一コンベアロールに直ぐ隣接して配置されたもう１つのコンベアロール１８′を有しており、このコンベアロール１８′の中心７２は、トップサイド搬送装置２０の上流側端部６８の上流側極端部の直ぐ下に位置する。
【００１７】
図３に示すように、前述のようにガラスシートＧに全く接触することなくガラスシートを上方から支持する真空および加圧ガスの均一分散が得られるように、トップサイド搬送装置２０の第１組の孔６４および第２組の孔６６は、搬送方向Ｃに沿って交互に配置されている。
【００１８】
図２を再び参照すると、加熱された各ガラスシートＧは、仮想線で示す位置決め装置７４により下向き面２２の下に配置される。位置決め装置７４は、本願に援用する、Ｋｒａｍｅｒ等の米国特許第５，０６６，３２１号明細書、Ｓｃｈｎａｂｅｌ Ｊｒ．等の米国特許第５，６６９，９５３号明細書および第５，９０２，３６６号明細書に開示されているような任意の適当な形式にすることができる。
【００１９】
引き続き図２を参照して説明すると、トップサイド搬送装置２０は、ＭｃＭａｓｔｅｒ等の米国特許第５，００２，５９９号明細書（この全開示は本願に援用する）に開示された態様で構成するのが好ましい。より詳しくは、このトップサイド搬送装置２０は、前述のように、ステンレス鋼のような耐熱金属シートで作られ、かつ前述のように第１組の孔６４および第２組の孔６６が設けられている下向き面２２を形成する水平に延びた下方板７６を有している。この下方板７４の上方には水平に延びる上方板７８が配置され、この上方板７８は、上方の金属シート部材８０により覆われ、この金属シート部材８０と協働して第１チャンバ８２を形成し、この第１チャンバ８２で真空源８４による真空引きが行われる。上方板７８は管状部材８６の上端部と連通している孔を有し、管状部材８６の下端部は下方板７６の第１組の孔６４と連通していて、前述のように下向き面２２で真空引きを行う。
【００２０】
図２に示されているように、トップサイド搬送装置２０の下方板７６および上方板７８は協働して第２チャンバ８８を形成しており、管状部材８６が、第２チャンバ８８を通って下方板７６と上方板７８との間で延びている。下方板７６には短管９０が取り付けられており、この短管９０の下端部は下向き面２２で第２組の孔６６を形成している。加圧ガス源９２は加圧ガスをチャンバ８８に供給し、更に短管９０を通して加圧ガスを下向き面２２に供給する。短管９０は、ロールピンで構成でき、かつ加圧ガスが吸引される真空と協働して、商業的サイズのガラスシートを下向き面２２から隔てる能力をもつジェットとして供給されるようにする充分な流れ長さを付与する。
【００２１】
以上、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明したが、当業者ならば、特許請求の範囲に記載された本発明を実施するための種々の変更形態、設計および実施形態を考え得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従って構成されたガラスシート成形システムを示す概略側面図である。
【図２】
ガラスシート成形システムの加熱炉およびこの加熱炉内のトップサイド搬送装置の構造を更に詳細に示すための図１と同方向から見た部分断面図である。
【図３】
トップサイド搬送装置の構造を更に詳細に示すための図２の３−３線方向から見た底面図である。
【図４】
ガラスシート成形システムの成形ステーションの上方金型の成形面上の断熱カバーを示す部分図である。

Claims (15)

1. ガラスシート搬送用のコンベアを備えた加熱チャンバを有する、ガラスシートを成形が可能な充分に高い温度に加熱する炉と、
   該炉の加熱チャンバ内に配置され、下向き面を備えたトップサイド搬送装置であって、前記下向き面には、前記コンベアから受け入れた加熱されたガラスシートをこれに全く直接接触することなく支持すべく真空および加圧空気が供給されるトップサイド搬送装置と、
   前記炉の加熱チャンバの外部に配置され、下向き成形面を備え、垂直方向に移動可能な上方金型を有する成形ステーションと、
   上向き成形面を備えた水平方向に移動可能な下方リングと、
   該下方リングを、これがトップサイド搬送装置から高温のガラスシートを受け入れる、炉の加熱チャンバ内の第１位置へと水平方向に移動させる第１アクチュエータであって、次に、下方リングを、成形ステーションでの上方金型の下の第２位置へと、炉の加熱チャンバから外部に移動させる第１アクチュエータと、
   前記上方金型を、高温ガラスシートの成形時に前記下方リングと協働させるべく、前記第２位置にある前記下方リングに向けて下方に移動させる第２アクチュエータと、を備えている、
   ことを特徴とするガラスシート成形システム。
2. 前記成形ステーションは、炉の加熱チャンバの外部での成形時に高温ガラスシートの熱損失を低減させる熱損失低減装置を有する、
   請求項１に記載のガラスシート成形システム。
3. 前記熱損失低減装置は、成形ステーションを加熱する補助ヒータを有する、
   請求項２に記載のガラスシート成形システム。
4. 前記補助ヒータは、電気抵抗ヒータおよびガスヒータからなる群から選択される、
   請求項３に記載のガラスシート成形システム。
5. 前記熱損失低減装置は、成形ステーションの上方金型内のヒータを有する、
   請求項２に記載のガラスシート成形システム。
6. 前記熱損失低減装置は、成形ステーションの上方金型の成形面上に断熱カバーを有している、
   請求項２に記載のガラスシート成形システム。
7. 前記熱損失低減装置は成形ステーションを包囲する包囲体を有する、
   請求項２に記載のガラスシート成形システム。
8. 前記包囲体は、ガラスシートから包囲体への熱損失を低減させるべく小さい放射率を有する、
   請求項７に記載のガラスシート成形システム。
9. 前記熱損失低減装置は、成形ステーションを加熱する補助ヒータ、成形ステーションの上方金型内のヒータ、成形ステーションの上方金型の成形面上の断熱カバー、成形ステーションを包囲する包囲体、およびこれらの組合せからなる群から選択される、
   請求項２に記載のガラスシート成形システム。
10. 前記上方金型は、下方リングと上方金型との間でのガラスシートの成形を補助すべく、真空衝撃波が真空源から供給される開口を有する、
    請求項１に記載のガラスシート成形システム。
11. 冷却ステーションを更に有し、該冷却ステーションには成形されたガラスシートが冷却のために移動される、
    請求項１に記載のガラスシート成形システム。
12. ガラスシートをその成形が可能な充分に高い温度に加熱すべく、ガラスシートを炉の加熱チャンバ内に搬送し、
    加熱されたガラスシートを炉の加熱チャンバ内のトップサイド搬送装置の下向き面に搬送し、下向き面には、加熱されたガラスシートをこれに全く直接接触することなく支持すべく真空および加圧空気が供給され、
    高温のガラスシートをトップサイド搬送装置から下方リング上に解放し、
    高温のガラスシートが載置された下方リングを、炉の加熱チャンバから出て成形ステーションへと水平方向に移動させ、
    成形ステーションの上方金型を下降させて、高温ガラスシートの成形時に下方リングと協働させる、
    ことを特徴とするガラスシート成形方法。
13. 成形中に高温のガラスシート熱損失を低減させる、
    請求項１２に記載の加熱されたガラスシート成形方法。
14. 前記上方金型に真空衝撃波を供給して、ガラスシートの成形を補助する、
    請求項１２に記載の加熱されたガラスシート成形方法。
15. 成形されたガラスシートを、成形ステーションから冷却のための冷却ステーションへと水平方向に移動させる、
    請求項１２に記載の加熱されたガラスシート成形方法。