JP2004503459A - 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）有し、加熱チャンバ（１４）内には下向き面を備えた真空プラテン（２０）が配置されており、下向き面には真空が供給されてコンベア（１６）から受け入れた加熱ガラスシートを支持する構成のガラスシート成形システム（１０）および方法。炉の外部に配置された成形ステーション（２４）は、垂直移動可能な上方金型（２８）を有しかつ水平移動可能な下方リング（３４）と協働する。第１アクチュエータ（３９）は、真空プラテン（２０）を垂直方向に移動させて、加熱ガラスシートをコンベア（１６）から下方リング（３４）へと搬送し、下方リングは次に第２アクチュエータ（４０）により成形ステーション（２４）に移動される。次に、第３アクチュエータ（４２）が上方金型（２８）を下降させて、ガラスシートの成形時に下方リング（３４）と協働させる。

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、加熱チャンバ内では、コンベアがガラスシートを搬送して、成形が可能になる充分に高い温度まで加熱する。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または２以上の金型で成形し、次いで、任意であるが急冷を行なう。ＭＣＭａｓｔｅｒ等の米国特許第４，２８２，０２６号明細書、第４，３６１，４３２号明細書、第４，３６４，７６５号明細書および４，４３７，８７１号明細書には、コンベアから金型に加熱ガラスシートを搬送できるように真空引きされる間隔をおいた孔を備えているた下向きの平坦な面を有する真空プラテンが開示され、ガラスシートは関連する炉の加熱チャンバ内でこの金型によって成形される。
【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、成形を行なうコンベアロールを通過する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ことができ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垂直移動可能な真空プラテンが配置され、該真空プラテンは下向き面を有し、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支持すべく真空が供給される。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。システムの第１アクチュエータは、真空プラテンを、コンベアから加熱されたガラスシートを受け入れる下方位置へと下降させ、次に上昇位置へと上昇させる。第２アクチュエータは、下方リングを、上昇位置にある真空プラテンの下の位置であって、下方リングが真空プラテンから加熱された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、第２アクチュエータは次に、加熱されたガラスシートが載置された下方リングを、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３アクチュエータは、上方金型を、加熱された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。炉の加熱チャンバ内の真空プラテンは、下方位置に下降されて、加熱されたガラスシートを受け入れかつ支持し、次に、加熱されたガラスシートを支持した状態で上昇位置へと上昇される。次に、下方リングが、炉の加熱チャンバ内で、加熱されたガラスシートを支持しておりかつ上昇位置にある真空プラテンの下に移動される。次に、加熱されたガラスシートが真空プラテンから解放されて、下方リングにより受け入れられる。次に、下方リングは、加熱されたガラスシートが載置された状態で、炉の加熱チャンバから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、加熱されたガラスシートの成形時に下方リングと協働するように下降される。
【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であろう。
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、該加熱チャンバ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。炉１２の加熱チャンバ１４内には真空プラテン２０が配置されており、この真空プラテン２０は下向き面２２を有し、この下向き面２２には、下記でより詳細に説明するように、コンベアから受け入れた加熱ガラスシートを支持すべく真空が供給される。通常、炉の加熱チャンバ１４は６５０〜７２０℃に加熱され、ガラスは約６４０〜６６０℃に加熱される。システム１０の成形ステーション２４は、炉１２の右側出口端２６で加熱チャンバ１４の外部に配置される。この成形ステーション２４は上方金型２８を有する。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で図２に矢印３０に示すように垂直方向に移動できる。図示のように、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】
真空プラテン２０は、ＭｃＭａｓｔｅｒ 等の米国特許第４，２８２，０２６号明細書に開示されている形式のものでよい。真空は、真空発生器３３により、真空プラテン２０の下向き面２２の互いに間隔をおいた孔に供給され、真空発生器３３は、ＭｃＭａｓｔｅｒ 等の米国特許第４，２２２，７６３号明細書に開示された形式のガスジェットポンプで構成できる。Ｎｉｔｓｃｈｋｅの米国特許第４，３６４，７６６号明細書に開示されているように、真空プラテン２０の上流側で、センサがガラスシートを検出してガラスシートを位置決めし、かつ真空プラテンに隣接する制御コンベアに信号を供給して、真空プラテンにより受け入れられる前にガラスの搬送速度を低下させる。これらの各米国特許の全開示を本願で援用する。
【００１２】
図１を参照して説明すると、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、かつ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３９が、真空プラテン２０をコンベア１６から加熱ガラスシートＧを受け入れる仮想線で示す下方位置へと下降させることにより、ガラスシート成形サイクルが開始する。次に、第１アクチュエータ３９は、真空プラテン２０を、図２に実線で示すように加熱されたガラスシートＧを支持した上昇位置へと上昇させる。また、第２アクチュエータ４０が、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、ここで、下方リング３４は、真空の供給が停止されて真空プラテンによる支持が終了すると、真空プラテン２０から加熱されたガラスシートを受け入れる。次に、第２アクチュエータ４０は、図２に示すように、下方リング３４を、炉の加熱チャンバから出して、成形ステーション２４で上方金型２８の下に仮想線で示す第２位置へと移動させる。次に第３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、高温ガラスシートの成形時に下方リング３４と協働させる。次に上方金型２８が上昇されて上方位置に戻り、次のサイクルの準備を行なう。
【００１３】
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、真空プラテン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行うことができる。より詳しくは、上方金型２８は、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、いずれの金型も炉の加熱チャンバの高温環境内では使用できない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の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。
【００１４】
更に図１を参照すると、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が係合したとき、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３に示すように、熱損失低減装置には、セラミックペーパで作られてい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べく成形面２９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には、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。
【００１５】
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の制御で、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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】
ガラスシート炉サイクルの他の段階を示す図１と同様な部分概略側面図である。
【図３】
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かつ下向き面を備えた垂直方向に移動可能な真空プラテンであって、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支持すべく真空が供給される真空プラテンと、
   炉の加熱チャンバの外部に配置されかつ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、
   前記真空プラテンを、前記コンベアから加熱されたガラスシートを受け入れる下方位置へと下降させ、次に上昇位置へと上昇させる第１アクチュエータと、
   前記下方リングを、前記上昇位置にある真空プラテンの下の位置であって、前記下方リングが前記真空プラテンから加熱された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、次いで、前記下方リングを、成形ステーション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２アクチュエータと、
   上方金型を、加熱されたガラスシートの成形時に下方リングと協働させるように、第２位置にある下方リングに向けて下降させる第３アクチュエータを有する、
   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、
    炉の加熱チャンバ内の真空プラテンを下方位置に下降させて、加熱されたガラスシートを受け入れかつ支持し、次に、加熱されたガラスシートを支持した状態で真空プラテンを上昇位置に上昇させ、
    下方リングを、炉の加熱チャンバ内で、加熱されたガラスシートを支持しておりかつ上昇位置にある真空プラテンの下に移動させ、
    加熱されたガラスシートを真空プラテンから下方リング上に解放し、
    加熱された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、加熱された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。