JP2006523173A - 非対称板ガラス対の板ガラスの処理方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

積層ガラスを製造するための非対称板ガラス対の板ガラス（２）を、予加熱炉（１）内で予加熱し、その後プレス曲げステーション（４）内でプレス曲げ加工する。プレス曲げステーション（４）の出口に設けた温度測定点（１１）を用いることにより、板ガラスが均一な曲げ挙動を呈し、冷却中の復元力が確実に同じものとなる。この温度測定点（１１）は、制御装置（１６）に接続し、この制御装置は、加熱されるのが早い板ガラスを、予加熱炉（１）内の中間冷却部（１２，１３）により中間冷却させ、又はタイミング制御装置（１５）によりプレス曲げステーション（４）内での板ガラスのドウェル時間を長くさせ、或いはこれらの双方を行う。

Description

本発明は、板ガラスを予加熱し、その後プレス曲げ加工し、最後に冷却する、積層ガラスを製造するための非対称板ガラス対の板ガラスの処理方法及びそのための装置に関するものである。

積層ガラスには、特に、自動車の製造に用いられるウィンドウの積層安全ガラス等の種々の用途がある。即ち、現在、自動車のフロントガラスは、２枚の板ガラス又はガラスプライを、予加熱し、互いに個別に曲げ加工して、冷却した後、中間層として作用するプラスチック薄膜を介在させて共に結合させたものから構成することができる。

フロントガラスを形成する個々のガラスプライは、それぞれ同じ厚さ、色、表面放射率等にすることができ、この場合には、これらのガラスプライ（及び得られるフロントガラス）は、「対称型」と称される。ガラスパイルが、上記１個以上の点において相違している場合には、「非対称型」と称される。

一般に、板ガラスの対の個々のガラスパイルは、予加熱炉を通って順次進むため、実質的に同じ熱処理を受ける。対称型の板ガラス対の場合には、２個の板ガラスが同じ加熱特性及び熱吸収特性を呈するため、極めて均一な曲げ挙動が保証される。

非対称型の板ガラス対では状況が異なり、２個の板ガラスは異なる加熱特性及び熱吸収特性を呈する。加熱特性及び熱吸収特性が異なる理由としては、例えば、厚さの相違、色の相違又はガラス組成の相違が考えられる。つまり、薄肉の板ガラス、即ち熱をより良く吸収する板ガラスは、厚肉の板ガラス、即ち熱を吸収しにくい又は熱を反射する板ガラスよりも急速に加熱されるため、同じ加熱条件下でも高温に達するのが早くなる。

欧州特許出願公開第 0593137号明細書によれば、これらの相違を考慮するため、板ガラスと加熱素子との間に遮蔽素子を介在させることにより、又はこれらの間の距離を広げることにより、各板ガラス対のうちの加熱されるのが早い板ガラスの加熱強度を弱めることが既知となっている。代案として、欧州特許出願公開第 0593138号明細書には、各板ガラス対の加熱されるのが遅い板ガラスを、予加熱段階に入る前に個別に予加熱する方法が記載されている。これら双方の手法とも、２個の板ガラスの曲げ加工温度、即ち曲げステーションに入る際の温度を均一にすることにより、これら板ガラスが、同じ温度で曲げ加工されるようにし、極めて正確に対応する曲げ加工を達成する。

曲げ加工の正確性は更に改善しうることを確認しており、従って本発明の課題はこのような改善を達成することにある。

この課題を解決するために、本発明によれば、頭書に記載した処理は、板ガラスが、プレス曲げ加工を完了した後で実質的に同じ温度になるように、予加熱処理及びプレス曲げ加工の双方又はいずれか一方を制御することを特徴とする。

僅かな温度の違いは実際上完全に排除されないものであることを理解されたい。従って、本発明の範囲内ではほぼ同一温度とは、板ガラスの測定温度の差が約３〜５℃を超えないことを意味する。

本発明は、決定的に重要なことは、曲げ加工温度、即ちプレス曲げステーションに入る際の板ガラスの温度ではなく、特に個々の板ガラスの異なる熱吸収能力によって決まる板ガラスの曲げ挙動であるという知見に基づいている。これは、即ち熱吸収能力が、当該板ガラスの残留弾性を決定するからである。板ガラスの残留弾性とは、曲げ加工が終わった後で湾曲した板ガラスの形状が弾性復元力により再び変形する程度を決定するものである。即ち、２個の板ガラスの曲げ挙動の相違が、冷却中のそれぞれの復元力に影響を与えるため、冷却された板ガラスが当初の湾曲形状から種々の程度に変形するおそれがあり、その結果、曲げ加工の精度が悪影響を受ける。このような板ガラス対の一方の板ガラスを、他方の板ガラスに重ね合せて積層させると（積層させることがなお可能であるならば）、これら板ガラスには不所望な応力や、公称形状からの著しいずれが生ずるおそれがあり、それにより破損が生じたり、最終的には積層体が剥離したりする。

従って、本発明によれば２個の板ガラスの少なくとも一方の曲げ挙動を、他方の曲げ挙動に適合させるものであるが、驚くべきことに、この同一の曲げ挙動は、制御技術により、プレス曲げ加工を通過する前ではなく通過した後における２個の板ガラスの温度が確実に同じになるようにすることで達成できることを見出した。このことは、より熱い方の板ガラスを冷却することにより達成するのが好ましい。このようにして２個の板ガラス間の熱量の相違を補償することができ、それにより曲げ加工後の冷却中に同じ残留弾性、即ち復元力が生じるようになる。このようにして曲げ加工の精度を著しく向上させることができる。

本発明によれば、非対称板ガラス対の予加熱工程において順次処理される板ガラス間の熱量の差をほぼゼロまで低減させうるだけでなく、異なるバッチの曲げ挙動もほぼ一定に維持することができる。このようにして、環境条件の違い、例えば夏と冬との違いを補償する。

本発明によれば最高精度の湾曲積層安全ガラスを製造しうる条件が得られる。ＣＡＤデータを正確に複製することができる。このことは、近年の自動車製造において特に重要なことである。その理由は、板ガラスの形状公差及びその光学的品質に対する要求がますます厳格になっていることはもちろん、フロントガラス上に情報を表示させる（ヘッドアップディスプレイ）傾向が増大しているためでもある。ヘッドアップディスプレイは、画像領域が予め定めた寸法に正確に適合しまた輪郭に一致する場合にのみ歪みなく達成することができる。

本発明の発展形態では、プレス曲げ加工の開始前及び完了後の双方又はいずれか一方における板ガラスの温度を制御パラメータとして記録することを提案する。本発明の範囲内ではプレス曲げ加工の完了後の温度が重要であるため、プレス曲げステーションの次に温度測定を行うのが好ましい。しかし、ある種の板ガラスのプレス曲げ加工中の温度変化は、既知であるか、又は予め試験により決定することができるため、代案として、プレス曲げ加工の開始前の温度を測定し、その値から、本発明の範囲内で制御パラメータとして用いるプレス曲げ加工の完了後の温度を良好な近似値として計算することもできる。双方の温度を記録することにより、両者の入力値から制御条件を決定し処理の信頼性を向上させることができる。

第１の制御の代案として、本発明は、加熱されるのが早い板ガラスを、加熱されるのが遅い板ガラスより長い時間に亘り曲げ加工することを提案する。このことの代案として、もしくはそれに付加するものとして、加熱されるのが早い板ガラスを予加熱処理中又はその直後に中間冷却し、好ましくは変態点より低い温度まで冷却することができる。従って、２個の板ガラスの予加熱中の加熱条件が双方の場合について一定に保たれるが、この際中間冷却処理の程度は、予加熱段階の残りの経路上で生ずる緩和及び残留加熱に正確に適合させることができる。曲げ挙動の制御が極めて正確になる。

この中間冷却処理は、板ガラスの両面に周囲環境温度の空気をブローすることにより行うのが好ましく、この際空気は、特に２００ｍｂａｒ（１ｂａｒ＝１０ ⁵Ｐａ）より低いブロー圧でブローする。

本発明による、積層ガラスを製造するための非対称板ガラス対の板ガラスを処理する装置は、予加熱炉と、その後のプレス曲げステーションと、このプレス曲げステーションの下流の徐冷炉とを有する。このプレス曲げステーションは、予加熱炉と一体化することもできるし、又は別個に予加熱炉の下流に設置することもできる。

本発明による装置は、予加熱炉及びプレス曲げステーションの双方又はいずれか一方を制御するための制御装置と、プレス曲げステーション及び徐冷炉間に設けた、板ガラス用の少なくとも１個の第１温度測定点とを有し、この第１温度測定点を制御装置に接続し、それにより第１温度測定点からの信号を用いて直接的又は間接的に予加熱炉及びプレス曲げステーションの双方又はいずれか一方を制御することを特徴とする。

最も簡単な場合には、第１温度測定点を制御装置に直接接続することにより、プレス曲げステーションの出口において測定した温度を用いて直接的に予加熱処理及び曲げ加工の双方又はいずれか一方を制御する。

本発明の発展形態では、プレス曲げステーションの前に第２温度測定点を設け、この第２温度測定点からの信号を制御装置に供給し、プレス曲げステーションの出口における板ガラスの温度の間接測定値として利用し、予加熱炉及びプレス曲げステーションの双方又はいずれか一方を制御する。

プレス曲げステーションの前で測定した温度を、追加の制御又は検査パラメータとして制御装置に送り制御精度を向上させることができる。しかし、プレス曲げステーションの前に設けた第２温度測定点により測定した温度を制御装置に伝達して、これを直接利用して予加熱炉及びプレス曲げステーションの双方又はいずれか一方を制御することもできる。この場合、本発明の範囲内では、プレス曲げステーションの前及び後に設けた第２及び第１温度測定点により測定される温度間に板ガラス対特有の関係が予め定められており、これを制御装置が利用しうることを前提とする。高い制御精度を得るためには、プレス曲げステーションの前に設ける任意の第２温度測定点を、このプレス曲げステーションにできる限り近づけて設ける、即ちプレス曲げステーションを予加熱炉の外側に配置する場合には、予加熱炉とプレス曲げステーションとの間に設けるのが好ましいことを理解されたい。

本発明の発展形態では、予加熱炉内に設けた中間冷却部を有し、この中間冷却部は、制御装置により、加熱されるのが早い板ガラスにのみ作動することを特徴とする。

更に有利な特徴は、中間冷却部を固定空気冷却部として構成し、この中間冷却部が、板ガラスの送出方向に直角に配置した互いに対向する少なくとも１対の噴出管であって、加熱されるのが早い板ガラスの上面及び下面に作用する当該噴出管を有する装置により得られる。この例は、簡単ではあるが、効率的で極めて信頼性のある構成である。

更に本発明は、予加熱炉を、炉の出口に向かって搬送ローラ間の間隔が短くなるローラ床炉として構成し、噴出管の対又は噴出管の対が複数ある場合には出口に最も近い噴出管の対を、下方の噴出管が、隣接する２個の搬送ローラ間に丁度嵌合するような位置に設けることを提案する。搬送ローラ間の間隔を出口に向かって短くするのは、板ガラスが温度の上昇に伴い軟化するため、予加熱炉の出口に向かってより多くの支持が必要になることによる。中間冷却部と予加熱炉の出口との間の間隔を充分なものとすることで、中間冷却した板ガラスを、本発明の目的とする均一な曲げ挙動を得るのに必要な程度まで再加熱するのを確実に行うことができる。

代案として又はこれに加えて、制御装置にタイミング制御素子を設けることができ、このタイミング制御素子により、プレス曲げステーションにおける板ガラスのドウェル時間を、温度測定点で測定したプレス曲げステーションの出口における板ガラスの温度に応じて設定することができる。

本発明の有利な及び好適な特徴は、特許請求の範囲の従属請求項に記載してある。

本発明を、以下に、添付の図面を参照した好適例を用いてより詳細に説明する。
図１及び図２の装置は、板ガラス対の板ガラス２を予加熱するよう作用する予加熱炉１を有する。板ガラス２は、この予加熱炉１を通ってローラ３上を進むが、これらローラ３間の間隔は予加熱炉の出口領域では短くなっており、その理由は、加熱された板ガラス２が変形するおそれがあるため、より集中的な支持が必要になるためである。

この予加熱炉１の次にはプレス曲げステーション４を設けるが、図示する例では、このプレス曲げステーション４に、外形及び高さを板ガラスの所望の形状に合わせたリング形状のガラス曲げ成形型５と、真空全面接触成形型６とを設ける。このプレス曲げステーション４は、予加熱炉１の内部の端部に設けるることもできる。リング形状の成形型５は、ガスクッションを形成するように作用するチャンバ７を囲んでいる。板ガラス２は、予加熱炉１から出ると直ちにこのガスクッション上に移送される。その後、このチャンバ７が下降して、各板ガラス２をリング形状の型５の上に配置する。同時に、真空全面接触成形型６が下方に移動して、吸引力によりこの板ガラス２と係合し板ガラス２を所望の形状に加工する。

移送装置８、例えばローラコンベヤ（図２）により、曲げ加工した板ガラス２を徐冷炉９内に移送する。

更に、図２には、プレス曲げステーション４の出口に直接配置した第１温度測定点１１を示されており、この第１温度測定点は、プレス曲げ加工を完了した後に制御パラメータとして板ガラス２の温度を検出する。その理由は、本発明によれば、非対称ガラス板対の２個のガラス板２が同じ曲げ挙動を示すようにする前提条件として、プレス曲げ加工が完了した後でこれら２個のガラス板が同じ温度になるようにする必要があるためである。このようにして、これら２個のガラス板２の復元力をそれぞれ調整することにより、曲げ加工の精度を向上させる。

第１温度測定点１１は、図３に線図的に示す制御装置１６に接続し、この制御装置１６は、測定温度に応じて、予加熱炉１内に設けた中間冷却部を作動させる。この中間冷却部は、下側噴出管１２及び上側噴出管１３を具える１対の対向する噴出管を有する。これら噴出管には、急激な冷却を防止するために２００ｍｂａｒのブロー圧とするのが好ましい周囲環境温度の空気を供給する。これら２個の噴出管は、隣接する２個のローラ３の間隔が依然として下側噴出管１２を嵌合させるのに充分大きい位置、好ましくはこの場合における最も下流側の位置に配置する。代表的には、噴出管の直径は、約４０ｍｍ〜６０ｍｍとする。

制御装置１６により、噴出管１２及び１３を、加熱されるのが早い板ガラス２上にのみ作用させる。この中間冷却部を、これに続く予加熱炉１の残りの径路上にある再加熱及び温度緩和部と組み合わせて用いることにより、温度制御を極めて正確に行うことができる。

図３による実施例では、それぞれ３個の下側及び上側噴出管１２及び１３を設け、これらは必要に応じて中間冷却処理を増大させることができ、また中間冷却処理の制御精度を向上させるのに適したものである。予加熱炉の直後に１対又はそれ以上の対の噴出管を設け、加熱された板ガラスを曲げ加工する前に冷却することもできる。

更に、プレス曲げステーション４の入口に、曲げ加工温度を検出する第２温度測定点１４も設ける。前述したように、本発明によれば重要なのは曲げ加工温度ではなく、曲げ挙動である。この曲げ挙動に関しては、プレス曲げステーション４の出口における温度が重要であり、この温度は、プレス曲げステーション４の出口に設けた第１温度測定点１１を介して、制御パラメータとして検出することができる。

プレス曲げステーション４に入る前の異なる種類の板ガラス２の曲げ加工温度は、本発明による処理の範囲内では通常互いに異なるものである。プレス曲げステーション４におけるある種類の板ガラス２に対する冷却条件は、既知であるか、又は予め試験により決定しうるため、プレス曲げステーション４の出口における板ガラス対の温度を同じにするのに必要な、（プレス曲げステーション４の入口における）個々の板ガラスの温度を、計算又は決定することができる。このように、第２温度測定点１４を利用してそれにより測定された温度をプレス曲げステーション４の出口における板ガラス２の温度の間接的な指標として用いることにより、予加熱炉１及びプレス曲げステーション４の双方又はいずれか一方を制御することもできる。

図３による実施例では、制御装置１６が、タイミング制御素子１５を介してプレス曲げステーション４内の板ガラス２のドウェル時間も操作するようにする。このことにより、付加的又は代替的に曲げ挙動に影響を与えることができる。この変更例では、必要に応じて、曲げステーション４の出口における板ガラス２の温度を同じくするという本発明の目的を達成するための、プレス曲げステーション４に入る前の板ガラス２を操作する中間冷却部（噴出管１２，１３）又は他の手段を使用しなくてもよい。

本発明による装置の縦断面図である。 図１による装置の平面図である。 図１に示される装置の変更例を示す縦断面図である。

Claims (14)

1. 板ガラスを予加熱し、その後プレス曲げ加工し、最後に冷却する、積層ウィンドウを製造するための非対称板ガラス対の板ガラスの処理方法において、
   ２個の前記板ガラスが、前記プレス曲げ加工を完了した後で実質的に同じ温度になるように、前記予加熱処理及び前記プレス曲げ加工の双方又はいずれか一方を制御することを特徴とする板ガラスの処理方法。
2. 前記プレス曲げ加工の完了後における前記板ガラスの温度を、制御パラメータとして検出する請求項１に記載の板ガラスの処理方法。
3. 前記プレス曲げ加工の開始前における前記板ガラスの温度を、制御パラメータとして検出する請求項１又は２に記載の板ガラスの処理方法。
4. 加熱されるのが早い板ガラスを、加熱されるのが遅い板ガラスより長時間に亘り曲げ加工する請求項１〜３のいずれか一項に記載の板ガラスの処理方法。
5. 前記予加熱処理中又はその直後に、加熱されるのが早い板ガラスを中間冷却する請求項１〜４のいずれか一項に記載の板ガラスの処理方法。
6. 前記中間冷却処理を、前記板ガラスの両面に周囲環境温度の空気をブローすることにより行う請求項５に記載の板ガラスの処理方法。
7. 前記空気を、２００ｍｂａｒより低いブロー圧でブローする請求項６に記載の板ガラスの処理方法。
8. 積層ガラスを製造するための非対称板ガラス対の板ガラス（２）を処理する装置であって、予加熱炉（１）と、その後のプレス曲げステーション（４）と、このプレス曲げステーション（４）の下流の徐冷炉（９）とを有する当該装置において、
   前記予加熱炉（１）及び前記プレス曲げステーション（４）の双方又はいずれか一方を制御するための制御装置（１６）と、前記プレス曲げステーション（４）及び前記徐冷炉（９）間に設けた前記板ガラス（２）用の少なくとも１個の第１温度測定点（１１）とを有し、この第１温度測定点からの信号を前記制御装置（１６）に供給し、これを用いて前記予加熱炉（１）及び前記プレス曲げステーション（４）の双方又はいずれか一方を直接的又は間接的に制御することを特徴とする装置。
9. 前記プレス曲げステーション（４）の前に第２温度測定点（１４）を設け、この第２温度測定点（１４）からの信号を前記制御装置（１６）に供給し、これを前記プレス曲げステーション（４）の出口における板ガラス（２）の温度の間接測定値として用いて、前記予加熱炉（１）及び前記プレス曲げステーション（４）の双方又はいずれか一方を制御する請求項８に記載の装置。
10. 前記予加熱炉（１）内に設けた中間冷却部（１２，１３）を有し、この中間冷却部（１２，１３）は、前記制御装置（１６）により、加熱されるのが早い板ガラス（２）に対してのみ作動する請求項８又は９に記載の装置。
11. 前記中間冷却部を固定空気冷却部として構成し、この中間冷却部が、前記板ガラスの送出方向に直角に配置した互いに対向する少なくとも１対の噴出管（１２，１３）であって、加熱されるのが早い板ガラスの上面及び下面に作用する当該噴出管（１２，１３）を有する請求項１０に記載の装置。
12. 前記噴出管（１２，１３）の直径は、約４０ｍｍ〜６０ｍｍである請求項１１に記載の装置。
13. 前記予加熱炉を、炉の出口に向かって搬送ローラ（３）間の間隔が短くなるローラ床炉として構成し、噴出管の対（１２，１３）又は噴出管の対が複数ある場合には前記出口に最も近い噴出管の対（１２，１３）を、下方の噴出管（１２）が、隣接する２個の搬送ローラ（３）間に丁度嵌合するような位置に設ける請求項１１又は１２に記載の装置。
14. タイミング制御素子（１５）を設け、このタイミング制御素子（１５）により、前記プレス曲げステーション（４）における板ガラス（２）のドウェル時間を、前記第１及び第２温度測定点（１１，１４）で測定した前記プレス曲げステーション（４）の出口における板ガラス（２）の温度に応じて設定する請求項８〜１３のいずれか一項に記載の装置。

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