JP2005154164A

JP2005154164A - ガラス板のプレス曲げ成形方法

Info

Publication number: JP2005154164A
Application number: JP2003391675A
Authority: JP
Inventors: Takao Niitsu; 貴男新津; Hideaki Ota; 秀昭大田
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】プレス曲げ方法で曲げ加工を行う場合、曲げ加工したガラスにしわが発生しないような曲げ加工条件を、プレス曲げ加工の装置を用い、試行錯誤で求めていたが、適切な曲げ加工条件を見いだすことが非常に困難であった。
【解決手段】加熱されたガラス板を、モールドを用いてプレス曲げするプレス曲げ成形方法において、プレス曲げによってガラス板に生じる応力を計算し、応力の計算で求められた応力が面内圧縮応力であって、該面内圧縮応力が座屈理論で計算される許容値以下となるプレス曲げ条件でガラス板のプレス曲げを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に車両の窓に用いられる、ガラス板をプレス曲げして成形する曲げガラスの製造方法に関する。

近年、自動車などに用いられるガラスは、自動車のデザインに合わせて、３次元的に深く湾曲したものや、馬蹄形など、非常に形成しずらい形が要求されるようになってきた。

このようなガラスを成形する方法に、ガラスを軟化点以上に加熱し、自重あるいはプレスして曲げる、自重曲げやプレス曲げといった方法がある。特に深く湾曲したガラスや馬蹄形をしたガラスの成形には、プレス曲げの方法が用いられる。プレス曲げをして成形する場合、曲げ加工を強制的に行うため、成形されるガラスは、その成形過程において、ガラス周辺部にしわができてしまうという不具合が生じる。

この不具合を解決する方法として、しわの部分を切断する方法が特許文献１に開示されている。

また、特許文献２には、プレス曲げに用いる可動型の移動速度を成形するガラスの曲率に合わせることにより、しわの発生を避ける方法が開示されている。

特開平２−３１１３２３号公報特開平１−１７２２３８号公報

曲げガラスの製造方法において、特にプレス曲げ方法で曲げ加工を行う場合、曲げ加工したガラスにしわが発生しないような曲げ加工条件は、曲率以外に、ガラスのサイズや厚みによって異なる。このため、プレス曲げ加工の装置を用い、試行錯誤で曲げ加工条件を求めていたが、適切な曲げ加工条件を見いだすことが非常に困難であった。

本発明のガラス板のプレス曲げ成形方法は、加熱されたガラス板を、モールドを用いてプレス曲げするプレス曲げ成形方法において、プレス曲げによってガラス板に生じる応力を計算し、応力の計算で求められた応力が面内圧縮応力であって、該面内圧縮応力が許容値以下となるプレス曲げ条件でガラス板のプレス曲げを行うことを特徴とするガラス板のプレス曲げ成形方法である。

また、本発明のガラス板のプレス曲げ成形方法は、前述のプレス曲げ成形方法において、プレス曲げによってガラス板に生じる応力の計算が、（１）ガラス板の曲面形状データを入力する曲面形状データ入力プロセスと、（２）素板形状データとプレスリングの形状データとモールド形状データとを算出する素板モールド形状算出プロセスと、（３）成形温度、成形時間およびガラス板に加わる荷重からなるプレス曲げ条件データを入力するプレス曲げ条件入力プロセスと、（４）ガラス板の板厚、曲面形状データ、素板形状データ、モールド形状データおよびプレス曲げ条件データを用いてガラス板の曲げ加工で生じる応力を計算する応力計算プロセスとからなることを特徴とするガラス板のプレス曲げ成形方法である。

また、本発明のガラス板のプレス曲げ成形方法は、前述のプレス曲げ成形方法において、ガラス板に生じる応力の計算が、曲面ガラスのＣＡＤデータから、素板形状と、曲げ加工に用いるプレスリングの形状とモールドの形状とを、ＣＡＤを用いて算出する第１プロセス、素板の厚み、素板形状、プレスリングの形状、モールドの形状、曲げ加工時のガラスの温度（以後成形温度という）、曲げ加工を行っている時間（以後成形時間という）、プレス時にガラス板に加わる荷重、リフターによってガラス板に加わる圧力、プレスリングの移動速度、モールドの移動速度、からなる値でなる、成形解析用ファイルを形成する第２プロセス、第２プロセスで作成した成形解析用ファイルの解析条件に基づいて、曲げ加工時にガラスに生じる応力を計算する第３プロセス、第３プロセスで得られた応力の値において、面内圧縮応力が許容値以下かどうかを判定する第４プロセスの、第１プロセス、第２プロセス、第３プロセス、第４プロセスの順に行うことを特徴とするガラス板のプレス曲げ成形方法である。

本発明のガラス板のプレス曲げ成形方法は、曲げ加工条件を試行錯誤で見いだすのに比べ、元板の形状、プレス曲げの加工条件が容易に求められ、生産の効率化が行えると共に、複雑な曲面形状のガラスの製造をも可能にした。さらに、加工条件を試行錯誤で求めるための元板やプレス曲げ装置で消費するエネルギーが不要となり、生産の省エネルギー化となる。

図２は、プレスリング１とモールド５を用いて、ガラス板をプレス曲げ成形する装置で、特に深曲げ成形を行う装置である。加熱炉６により軟化点温度付近まで加熱されたガラス板４を、図示しないリフターでモールド５の方向に上昇させ、モールド５にガラス板４を接触した状態で、ガラス板４を保持させる。ガラス板４を保持させた後、モールド５の真下の炉内に、プレスリング１が支持されている支持枠２をシャトルフレーム３によって進入させ、該プレスリング１とモールド５によって、ガラス板４をプレス成形する。プレス成形後、プレスリング１を支持する支持枠２をシャトルフレーム３によって後退させる。次いで、シャトルフレーム３とは反対方向に位置させる支持枠８をシャトルフレーム３′により、モールド５の真下に侵入させる。支持枠８は、ガラス板４の曲げ形状に合わせて作製したものを用いる。

次いで、成形されたガラス板４を支持枠８の上に落下させ、さらに、ガラス板４を載置した支持枠８を後退して冷却装置に７に移動して、ガラス板４を強化する。
図３は、図２の装置に置いて、プレスリング１とモールド５でプレス曲げ成形するところの概略断面である。ガラス板４はリフター１０を用いてモールド５の方向に上昇され、プレスリング１とモールド５の間に保持されたガラス板４は、モールド５とプレスリング１とによって曲げ加工を行う。

図２や図３の装置でガラス板を曲げ加工するとき、図１に示す計算プロセスによって、予め、元板のサイズ・形状・厚み、加熱条件、プレスリングとモールドの形、プレスリングやモールドの移動速度の最適値あるいは成形が可能な移動速度の最適範囲を求める。

自動車の窓などに取付けられる曲面ガラスの形状は、ＣＡＤデータで与えられていることが望ましい。

図１の第１プロセス：基板形状・モールド形状計算は、曲面ガラスのＣＡＤデータから、曲げ加工する前の、素板形状、曲げ加工に用いるプレスリングとモールドの形状を、ＣＡＤを用いて算出するものである。

第２プロセス：成形解析用入力ファイル作成は、素板の厚み、素板形状、プレスリングの形状、モールドの形状、さらに、成形温度、成形時間、プレス時にガラスに加わる荷重、リフターによってガラス板に加わる圧力、プレスリングの移動速度、モールドの移動速度、からなる値を、成形解析を行うために用いる解析条件として、成形解析用ファイルを形成するものである。解析条件をファイルにまとめることは、計算機による計算の記録をデータベース化するのに好ましい。
第３プロセス：プレス成形解析は、第２プロセスで作成した成形解析用ファイルの解析条件に基づいて、プレス曲げ加工時にガラスに生じる応力を計算する。応力計算は、有限要素法に基づいて行うことが好ましい。

第４プロセス：面内圧縮応力が許容値以下かどうかの判定は、第３プロセスで求められるガラスに生じる応力の中で、ガラス面に平行な面内圧縮応力が、許容値以下であるならば、そのときの解析条件に基づいて実際の曲げ装置で、ガラスを成形する。

面内圧縮応力の許容値は、許容値は座屈理論で決定することができる。例えば、次式のようなオイラー座屈の式を用いて計算してもよい。

σ_Ｅ＝π^２×Ｅ×ｔ^２／（１２^１／２×ｌ^２）
ここに、σ_Ｅは面内圧縮応力の許容値、Ｅはガラスのヤング率（単位ＭＰａ）、ｔはガラス板の板厚、ｌはガラス板の代表寸法である。

さらに、第５プロセス：プレス曲げ成形したガラスの形状と応力・ひずみ分布を、モニターに表示したり、印刷機に印刷するなどして、出力してもよい。

第４プロセスの判定において、面内圧縮応力が許容値を超える場合は、第６プロセス：プレス成形条件の修正に進み、第２プロセスで作成した成形解析用入力ファイルの成形条件を修正し、新たな成形解析用ファイルを作成し、第３プロセスの応力計算を行う。この、第６プロセス、第２プロセス、第３プロセス、第４プロセスのループは、第４プロセスで面内圧縮応力が許容値以下になるまで行う。

第４プロセスで用いる許容値は、第２プロセスでの解析条件と第３プロセスで得られる解析結果と、さらに図２や図３に示すような曲げ装置で実際にガラスを曲げ加工した結果等を用いて決めることができる。

また、本発明の曲げ加工条件を求める方法で曲げ加工条件を求め、該曲げ加工条件でガラスを曲げ加工した後、成形したガラスが要求されている形状に合致しない場合においても、再度本発明の曲げ加工条件を求める方法を用いて、曲げ加工条件を求め、精度の良い曲げ加工を実施できる。

プレス曲げ成形条件を求める計算プロセスを示す図である。プレス曲げ装置の一部を切欠した概略配置を示す斜視図である。プレス曲げ成形装置の概略断面図である。

符号の説明

１プレスリング
２支持枠
３シャトルフレーム
４ガラス板
５モールド
６加熱炉
９搬送ロール
１０リフター

Claims

加熱されたガラス板を、金型を用いてプレス曲げするプレス曲げ成形方法において、プレス曲げによってガラス板に生じる応力を計算し、応力の計算で求められた応力が面内圧縮応力であって、該面内圧縮応力が許容値以下となるプレス曲げ条件でガラス板のプレス曲げを行うことを特徴とするガラス板のプレス曲げ成形方法。
プレス曲げによってガラス板に生じる応力の計算が、（１）ガラス板の曲面形状データを入力する曲面形状データ入力プロセスと、（２）素板形状データとプレスリングの形状データと金型形状データとを算出する素板金型形状算出プロセスと、（３）成形温度、成形時間およびガラス板に加わる荷重からなるプレス曲げ条件データを入力するプレス曲げ条件入力プロセスと、（４）ガラス板の板厚、曲面形状データ、素板形状データ、金型形状データおよびプレス曲げ条件データを用いてガラス板の曲げ加工で生じる応力を計算する応力計算プロセスとからなることを特徴とする請求項１に記載のガラス板のプレス曲げ成形方法。
ガラス板に生じる応力の計算が、曲面ガラスのＣＡＤデータから、素板形状と、曲げ加工に用いるプレスリングの形状と金型の形状とを、ＣＡＤを用いて算出する第１プロセス、素板の厚み、素板形状、プレスリングの形状、金型の形状、曲げ加工時のガラスの成形温度、成形時間、プレス時にガラス板に加わる荷重、リフターによってガラス板に加わる圧力、プレスリングの移動速度、金型の移動速度、からなる値でなる、成形解析用ファイルを形成する第２プロセス、第２プロセスで作成した成形解析用ファイルの解析条件に基づいて、曲げ加工時にガラスに生じる応力を計算する第３プロセス、第３プロセスで得られた応力の値において、面内圧縮応力が許容値以下かどうかを判定する第４プロセスの、第１プロセス、第２プロセス、第３プロセス、第４プロセスの順に行うことを特徴とする、請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のガラス板のプレス曲げ成形方法。