JP2009502699A - 曲げガラス体を製造する方法及び装置並びにこの方法により製造されたガラス体 - Google Patents

Abstract

本発明は、棒状のガラス・ブランクから少なくとも１つの湾曲部を設けたガラス体を製造する方法、ガラス・ブランクを曲げるための曲げ装置、本発明方法により棒状のガラス・ブランクから製造された曲げガラス体、及び曲げガラス体の用途に関する。曲げ装置は、相互に関連して移動可能な複数のグリッパーを有する。本発明によれば、ガラス・ブランクは、グリッパーによって取り上げられ、挟持される。引き続き、グリッパー間の曲げ領域は加熱手段により曲げ温度に加熱される。その後、グリッパーは所定の方法で移動され、曲げ領域は自由に曲げられる。本発明の有利な効果は、プレス又は接触に頼る金型を必要とせず、あらゆる所望の湾曲部をガラス・ブランクに形成できることにある。自由な曲げは加熱された曲げ領域の表面に接触することなく行われ、従って表面への損傷の事例は回避される。これにより、良好な光学特性を有する曲げガラス体が製造可能になる。

Description

本発明は、棒状のガラス・ブランクから少なくとも１つの湾曲部を設けたガラス体を製造する方法、ガラス・ブランクを曲げるための曲げ装置、本発明の方法によって棒状のガラス・ブランクから製造された曲げガラス体、及び曲げガラス体の用途に関する。

曲げガラス体は、合図用発光器と反射器の従来の組合せの代替物として、例えば駐車灯リング、側面灯、操縦室の照明などとして、自動車工学において好適に使用される。このようなガラス体はまた、例えば、マーカー照明、室内照明あるいは間接の内部照明として、家庭用あるいは産業用の器具にも使用される。

このようなタイプの曲げガラス体は、マルチファイバー系あるいは総ガラス／固体ガラス系からなる細長い棒状のガラス・ブランクから製造される。この場合、ガラス・ブランクは、長手方向軸線に対して垂直な横断面が一般に実質的に円形である。同様に他の基本的な形態も考えられ、楕円形や多角形ののような基本的な形態も可能である。

製造後、ガラス体は、少なくとも１つの小区域において実質的に平面にある湾曲部を持っている。同じガラス体の種々の区域の場合には、湾曲部は異なる平面に存在することができる。

一方では、ガラス・ブランクに単純な角度を導入することが可能である。他方では、複数のガラス・ブランクを一回又は数回曲げることにより、多様な曲げガラス体を製造することができる。

従来技術においては、このための２つの方法が知られている。第１の方法は、変形温度に加熱したガラス・ブランクが金型内へプレスされる変形方法である。別の方法では、変形温度に加熱したガラス・ブランクが、金型を介して引き抜かれる。金型は、ほとんど炭質材料から成る。

これらの方法は、特定の用途のためには実質的な不利益を持っている。第１に、金型は摩耗し、経時的に一定期間ごとに交換されねばならないので、金型のコストは無視することができない。さらに、一般にガラス体に導入されるべき種々の湾曲部のために種々の金型が必要である。多数の異なる湾曲部を有するガラス体を製造するための支出は、従って、従来技術の方法によれば、処理期間についてと製造金型についての両方について重要であり、これは曲げガラス体のための高いコストを伴う。

さらに、公知の方法は、曲げ温度にさらされるガラス・ブランクの表面が、成型操作中に金型壁との接触することにより損傷を受けることがあり、それにより、このように成形されたガラス体はしばしば表面欠陥を持つことになる、という不利益を持っている。このようにして表面が損傷を受けた場合、そのようなガラス体は一般に劣悪な光学特性を有し、また、導光器としてのそれらの使用は制限された方法においてのみ可能である、という結果を招く。特に、ガラス体にとって光の透過効率が重要な場合、表面欠陥は散乱した放射を生じ、それにより実質的に透過効率を低減するため、従来技術の方法によって製造された曲げガラス体は適当ではない。

さらに、金型曲げの場合に使用されるような接合したマルチファイバー系から作製されるガラス体は、熱安定性及び化学的耐久性に関する様々な用途に適さない、ということも明らかになった。何故ならば、その表面品質、従ってまた光学特性が、環境のあるいはクリーニング用の化学薬品、及び変化する環境温度のために実質的に永久的に悪化するためである。

従って、本発明の目的は、従来技術の不利益を回避し、また、コスト効率良く且つ良好な品質の曲げガラス体を製造可能とする改善された方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、本発明の方法を実施できる曲げ装置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、熱安定性及び化学的耐久性と共に最適の光学特性、特に高い透過効率を有し、顕著な表面品質を備えた曲げガラス体、並びに本発明のガラス体の様々な用途を提供することにある。特に、ガラス体の製造コストも低く維持される。

本発明によれば、１つの解決手段が、少なくとも１つの湾曲部を備え、棒状のガラス・ブランクから作製されたガラス体を製造する方法によって提供され、この方法は、以下の自動化された方法工程によって特徴付けられる:
ａ．ガラス・ブランクは、少なくとも２つの相互に移動可能なグリッパーを有する曲げ装置内に保持され、該グリッパーによって挟持され、
ｂ．ガラス・ブランクは、曲げようとする曲げ領域Ｌ_０が第１のグリッパーと第２のグリッパーとの間に配置されるように位置決めされ、
ｃ．曲げ領域Ｌ_０は、加熱手段により曲げ温度に加熱され、引き続き
ｄ．曲げ領域Ｌ_０は、前記グリッパーの相互の曲げ動作によって自由に曲げられる。

さらに、本発明の方法を適用するために、本発明はまた、曲げ操作を制御するためのデータ処理装置と、少なくとも２つの挟持部位で少なくとも１つのガラス・ブランクを挟持するための、少なくとも１つのグリッパーが移動可能である少なくとも第１と第２のグリッパーと、挟持部位間の曲げようとする曲げ領域Ｌ_０を加熱するための加熱手段を有する、棒状のガラス・ブランクから曲げガラス体を製造するための曲げ装置を含む。

さらに、本発明は、前述した方法を使用して棒状のガラス・ブランクから曲げられた曲げガラス体を包含する。

有利な態様は、ガラス・ブランクが少なくとも１ｍｍの直径、好ましくは５ｍｍ〜１０ｍｍの直径を有するということによるガラス体で見出された。

本発明の利点は、主として、ガラス・ブランクは異なる曲げ半径及び／又は曲げ角度で種々の面において曲げることができること、従ってガラス体は単純な方法で且つ比較的低コストで融通性良く得ることができることにある。特に、金型の必要はない。従って、金型を交換したり、あるいは金型を掃除したり修理する必要がないので、製造時間を短縮することができる。

さらに、ガラス体を製造するためのパラメーターは、データ処理装置で速やかに且つ材料の出費もなく設定することができ、それにより、本発明方法は、実質的なセット・アップ時間もなく様々に形作られたガラス体のためにセット・アップすることができる。

有利なことには、自由な曲げにより曲げ領域が曲げ操作中に非接触状態を維持できるので、曲げガラス体の品質、特にそれらの表面品質を改善するために本発明を用いることも可能である。すなわち、加熱された状態において、ガラス・ブランクは他の材料と接触しない。従って、金型に起因し、また挟持手段に起因する機械的な損傷は回避することができる。従って、本発明の結果として、曲げ温度まで加熱されたガラス・ブランクの領域の表面は、自由な曲げの間、実質的に損傷を受けないままであり、従って、ガラス・ブランクの製造中に生じた表面の光学特性は同様に保持される。

本発明の方法によれば、棒状のガラス・ブランクは、曲げ装置のグリッパーによって挟持される。この場合、グリッパーは、曲げようとする曲げ領域Ｌ_０がグリッパー間に配置されるようにガラス・ブランク上に位置決めされる。グリッパー位置は、好ましくは曲げ領域Ｌ_０から両側に間隔があいている。この場合、グリッパーは、曲げ操作中にガラス・ブランク上の挟持部位が加熱による上昇温度から実質的に影響のないように位置決めされる。

グリッパーは、ガラスの表面が損傷のないままであるように棒状のガラス・ブランクを締める。この目的のために、金属で作製することができるグリッパーは、好ましくは、曲げ中にガラス表面にやさしい材料製の特殊の被膜を有する。本発明はまた、ガラス表面にやさしい適切な材料から成るグリッパーを包含する。従って、適切なプラスチック、複合材料及び／又は種々のタイプのゴムがグリッパー材料として提供される。

棒状のガラス・ブランクが曲げ操作のために位置決めされた後、加熱手段に配置される。このために、曲げ領域を加熱するために、ガラス・ブランクはグリッパーにより加熱手段に移動することができる。本発明によれば、同様に、ガラス・ブランクまで加熱手段を案内し、かつそれに応じてそこで曲げ領域が加熱されるようにされる。

特定の加熱時間の後に、曲げのための充分な移動の自由が存在するように、加熱手段及びガラス・ブランクは再び離される。続いて、ガラス・ブランクは、グリッパーの相互の曲げ動作により、曲げ領域において自由に曲げられる。これは、表面が高温状態で特に容易に損傷を受ける可能性があるガラス・ブランクの加熱された曲げ領域が、有利なことに、曲げ操作中に触れられることがないままであることを意味する。

本発明によれば、方法はコンピューターで制御される。これは、グリッパー及び加熱手段の移動の全て並びに方法工程の時間的条件が適切なデータ処理装置によって規定されることを意味する。この場合、データ処理装置は、特に曲げ装置の動作駆動装置を制御する。しかしながら、加熱時間及び曲げの割合もまた設定される。

一旦曲げ領域が充分に加熱され、最適な曲げ温度に達すると、データ処理装置はグリッパーの相互の曲げ動作を生じさせ、また、ガラス・ブランクは規定どおりに挟持される。

本発明の方法の開発は、曲げの間、ガラス・ブランクは第１のグリッパーによって曲げ領域の一端部で曲げ装置に対して固定され、曲げ動作は曲げ領域の反対側の端部に作用する第２のグリッパーによって実行される、ということによりなされた。

従って、本発明によれば、湾曲部を形成するために必要な２つのグリッパーのうちの少なくとも１つを動かすことができるようにされる。対照的に、それぞれの別のグリッパーは、曲げ装置に静止した状態で配置することができる。

曲げ操作がどの曲げ動作を含むかにより、互いに無関係に２つのグリッパーを移動させることを必要とすることもでき、あるいは好都合ともなり得る。従って、本発明の範囲は、互いに無関係に２つのグリッパーを移動させる可能性も同様に包含する。この方法の変形により、曲げ操作中により多くの自由度を利用可能にできる利点がある。

本発明によれば、さらに、曲げ動作がガラス・ブランクに思い描いたとおりの湾曲部を形成するために曲げ経路を描き、曲げ経路は、曲げ曲線及び各グリッパーについてのガラス・ブランク上の長さ補償に対するオフセット値をそれぞれ含む。

グリッパーの適切な曲げ動作によってガラス・ブランクに思い描いたとおりの湾曲部を形成するために、グリッパーの曲げ動作は曲げ曲線を描く必要がある。この場合、曲げ曲線は、挟持部位の最初の点からスタートして規定され、それぞれの別の挟持部位に関連して１つの挟持する部位によってカバーされる経路を含む。

その場合に、１つの挟持部位が曲げ装置上に永久的に配置されていると、曲げ曲線は、曲げのために移動された挟持部位の最初の点によって規定される。曲げ曲線は、データ処理装置によって特定のパラメーターに従って計算され、また、グリッパーはそれに従って制御される。

この場合、曲げのために必要な曲げ動作は、湾曲部を最適に形成するために、曲げ曲線から離れていなければならないことが認識された。従って、グリッパーが曲げ操作中に移動する曲げ動作は曲げ曲線から離れており、それにオフセット値が重ねられる。このオフセット値は、それぞれ生じる曲げ角度に依存し、データ処理装置によって曲げ曲線に加えられる。

曲げ操作は、このようにして、それぞれ使用されるガラス材料の特性に有利に適合することができる。本発明の方法により、あらゆる所望の湾曲部をガラス・ブランクに形成することができる。ガラス・ブランクの変形は、従って、プレス金型あるいは他の金型を完全に省くことができる方法で実行され、それにより、コスト効率良く且つガラス体表面に損傷を生じることなく、曲げガラス体を製造することができる。

本発明によれば、方法は、２つより多い対応するグリッパー及び加熱手段を有する曲げ装置の配置においては、１つのガラス・ブランクに多数の湾曲部が自由に同時に形成されるということも付加される。

この変形方法では、ガラス・ブランクは、ガラス・ブランクの異なる挟持部位に作用する多数のグリッパーにより、多数の部位で同時に処理することができる。それぞれの曲げ領域を曲げ温度に加熱するために対応する数の加熱手段が設けられ、思い描かれた複数の湾曲部は引き続き複数のグリッパーによってその対応する複数の移動を通して形成される。それにより、多数の曲げ操作のために一度だけ曲げ装置に複数のガラス・ブランクを同時にセット・アップ又は配置するだけでよいので、曲げガラス体のための処理期間を実質的に低減することができる。

本発明の方法の展開においては、曲げ装置の配置においてガラス・ブランクに対する時間的に連続する曲げ操作で自由に多数の湾曲部が形成され、また各完了した曲げ操作の後に次のそれぞれの曲げ領域にグリッパーが位置決めされるようにされる。

それにより、複数の湾曲部がガラス・ブランクに次々に形成される。この場合、複数のグリッパーは、それぞれ曲げ領域の近くを把持し、それから加熱手段が曲げ領域を所定の曲げ温度まで加熱し、次いで複数のグリッパーは曲げ動作により規定された曲げ経路にガラス・ブランクを曲げる。続いて、複数のグリッパーが次の曲げ領域の近くに再び位置決めされ、本発明に従って曲げ操作が継続される。このようにして、非常に複雑な形状を備えたガラス体を製造することができ、様々な方向及び／又は平面にあらゆる所望の曲げ角度をガラス・ブランクに形成することができる。

複数のグリッパーは、複数の湾曲部が小さな間隔でガラス体上に互いに続くことができるように、曲げ領域に非常に接近して把持するように用いることができる。

この場合、本発明によれば、曲げの間、グリッパーの曲げ曲線は、曲げ領域Ｌ_０の直線の長さ、最終的に到達する曲げ角度α_Ｅ及び／又は到達する曲げ半径に依存する関数として規定されるようにされる。

それぞれ形成される曲げ角度α_Ｎは、この場合、有利にはデータ処理装置によって繰り返し計算され、思い描かれた曲げ経路のためにグリッパーの移動工程を制御するために規定される。

さらに、ガラス・ブランクは、所定の加熱時間中、好ましくは加熱されるガラス体積及び／又は棒の直径の関数として、所定の曲げ温度まで加熱されるようにされる。

それにより、加熱時間を個々に設定することが可能である。従って、有利には、ガラス・ブランクのガラス組成及び／又は採寸についての特徴を考慮することが可能である。

本発明の方法の開発は、加熱時間及び／又は曲げ温度はガラス・ブランクのガラス材料及び直径の関数としてデータ処理装置によって規定されるということによって提供される。

一旦ガラス・ブランクの変形のために必要な曲げ温度に到達すれば、曲げ経路は、加熱時間及び／又は曲げ温度と拘わりなく規定することができる。

有利には、複数のグリッパーは相互の間隔長さＬ_Ｇ＞Ｌ_０でガラス・ブランクに作用する。
それにより、グリッパーを思い描かれた曲げ領域から適切な間隔で作用するようにすることが可能である。ガラスのタイプにより、ガラス中の温度勾配は非常に急であり、従って、それに応じて僅かであるように間隔を選択することができる。それにより、湾曲部を互いにすぐ後に続く間隔で組込まれるようにすることが可能である。それにより、多種多様な形状をガラス・ブランクに形成することができ、それによってまさに個々の形状を有する曲げガラス体を製造することができる。

さらに、有利には、それらを曲げるために、ガラス・ブランクはグリッパーにより供給装置から継続的に取り出され、あるいは連続的に曲げ装置へ導入されるようにされる。

この場合、１つの変形方法によれば、ガラス・ブランクは供給装置において得られるようにし、グリッパーは各製造操作のために供給装置内の個々のガラス・ブランクを把持するようにされる。この場合、供給装置内のガラス・ブランクを把持する間に既に位置決め（ポジショニング）を実施でき、従って、もはや引き続いてのあらゆる個別のポジショニングの必要はないか、あるいは、ポジショニングは曲げ装置内で最初に実行される。この変形方法によれば、ガラス・ブランクは特にガラス表面にやさしい方法で把持され、従って、ガラス体を製造するときに殆ど完全に損傷を生ずることがない点で有利である。従って、高い表面品質を有するガラス体を得るようにすることができる。

別の変形方法では、ガラス・ブランクは曲げ装置に連続的に供給される。この場合、ガラス・ブランクは、開いたグリッパー間の適切な搬送手段に押し出すことができ、グリッパーが単にガラス・ブランクを挟持することができるように位置決めすることができ、次いでさらに処理を実行することができる。この変形方法は、特に迅速である。従って、棒状のガラス・ブランクの製造とその後の曲げガラス体を生じるさらなる処理を一体化した方法に組み合わせることが可能である。

本発明の曲げ装置の開発は、加熱手段が、曲げ領域Ｌ_０を加熱するために、複数のグリッパーの挟持部位間で挟持されたガラス・ブランクに向かって、またそれから戻るように移動できる少なくとも１つのバーナーを含む、ということによって提供される。それにより、バーナーは、曲げ領域を加熱するためにガラス・ブランクまで移動され、また曲げ温度に到達した後に再びガラス・ブランクから離れるようにすることが可能である。この場合、有利には、曲げ温度を殆ど同じに維持したまま成型操作を確実に実行でき、それにより、高品質のガラス体が確実に製造されるようにすることができる。自由な曲げの間、曲げ領域は加熱要素とは離れており、従って、任意の方向へ自由に曲げることが可能である。

あるいはまた、本発明は、曲げ装置内に静止状態でバーナーを配置し、かつ、複数のグリッパーによりガラス・ブランクをバーナーまで案内する態様を包含する。

また、曲げ領域を加熱するために１つ以上のバーナーを使用することも有利である。それにより、加熱時間を短くし、また曲げ領域のより均一な加熱を達成することができる。

本発明によれば、他の適当な発熱器を加熱手段として使用することも可能であり、従って、赤外線輻射器、誘導加熱手段、又は電気加熱プレートを本発明に従って使用することができる。

さらに、本発明によれば、棒状のガラス・ブランクはトラッキング装置（追跡装置）によって曲げ装置に供給され、曲げ装置は継続的にもしくは連続的にガラス・ブランクを追跡するための手段を有するようにされる。

ガラス・ブランクを曲げ装置に継続的に取り付ける変形方法の場合、グリッパーがトラッキング装置からガラス・ブランクをピック・アップするための手段を有することが好都合である。本発明によれば、このために、グリッパーは、ガラス・ブランクの位置に従って移動してグリッパーの位置を決めるアーム、好ましくはロボット・アームに固定される。あるいはまた、本発明によれば、別のグリッパー・アームによってトラッキング装置からガラス・ブランクが取り除かれ、曲げ操作用のグリッパーに供給されるようにされる。継続的にもしくは連続的にガラス・ブランクを追跡するための手段も、本発明によれば、ガラス棒を保持するために特別の掴み具として、付加的なグリッパー等として、さもなくばコンベアー・ベルトの形態に作ることができる。これらの手段の組合せも、同様に本発明により包含される。

あるいはまた、曲げ装置はトラッキング装置からガラス・ブランクを搬送するための手段を備え、ガラス・ブランクはグリッパーに案内され、次いで位置決めされ、挟持されるようにされる。

ポジショニングのために、センサー手段は、グリッパーに関連したガラス・ブランクのそれぞれのポジショニング・データを検知してデータ処理装置にそれらを送信することができ、データ処理装置はグリッパーもしくはロボット・アーム、搬送手段又は別のグリッパー・アームのための対応する制御パラメータを計算し、それらを規定する。

本発明の方法は、ファイバー系よりも実質的に大きな直径を有する曲げガラス体を製造するために使用することができ、それにより、しばしばプラスチック製の保護クラッドを備えた比較されるフレキシブル・ファイバー系（コア・ガラスとクラッド・ガラスから作製された様々な個々のファイバーを有する柔軟な導光器）よりもさらにコスト効率がよく、また、そのための曲げ強さは適用に際して観察されるべきパラメーターであることが明らかになった。ガラス体は、本発明の方法により、より高い透過率又は発光効率で製造することができる。本発明のガラス体は、様々な目的のために使用することができ、特に、光学特性に加えて、適切な材料強度及び剛性及び／又は耐久性と共に使用により制約される大きな寸法も必要な用途に使用することができる。この場合、本発明によれば、４００ｍｍ以下の長さ及び１０ｍｍ以下の直径の棒を曲げるのに供される。

ガラス体は光又は画像を伝送するための導光器として設計されることが特に有利であることが見出された。

用語「光」の使用は、本発明の思想を可視スペクトル領域の光に限定するものでないことに留意されるべきである。もっと正確に言えば、本発明のガラス体は、一般に、特にあらゆる所望の波長の電磁線と共に使用することもでき、そのため、用語「光」は、本発明の範囲内で、電磁線と同義なものとして理解されるべきである。

好適な態様においては、棒状のガラス体は、単一のガラス・タイプ（コア・ガラス）から本発明の方法によって形成され、それを囲む第２のガラス・タイプ（クラッド・ガラス）で作られている光学クラッドを省ける。光は、ガラス／空気界面での全反射により、クラッドされていないガラス棒から形成された未クラッドのガラス体の内部を案内される。ガラスと空気の屈折率の差は特に高いので、この態様においては光は顕著な効率で案内され、従って、本発明の方法は、特に光の損失が殆どない小さな曲げ半径を有する本発明のガラス体を製造するためにも用いることができる。この態様によるガラス体の一層の利点は、それらの開口数が値１を持っていることである。このことは、光は光学軸に対して９０°以下の非常に大きな入射角でガラス体の入力面に降り注ぐことができ、それにも拘わらず該ガラス体により案内することができる、ということを意味する。この特性は、そのシステム、例えば集束や反射器がさもなくば導光器の開口数に適合されねばならない光源のデザイン及び製造における実質的な出費を低減する。

他の態様においては、ガラス体は、前述した態様と対照的に、少なくとも１つのクラッド・ガラスから作られている少なくとも１つのクラッド皮膜を有するコア・ガラス製のガラス棒から形成される。クラッドは、ガラス体を通して案内される光の反射が、ガラス棒とクラッド・ガラスの間の界面で起こるように設計されている。クラッド・ガラスは、通常、コア・ガラスの外表面を完全に覆い、コア・ガラスより低い屈折率を有する。しかしながら、他の改善の可能性も考えられ、同様に本発明によって包含され、例えば１つ以上のクラッド及び／又は変化するクラッド・ガラス組成の使用が考えられる。さらに、ガラス棒及びそれらのクラッドを特殊の形状寸法とすることも可能であり、例えば円形のものに加えて多角形の断面も可能であり、及び／又はガラス棒及びクラッドの厚さを変えることも可能である。未クラッドのガラス体の場合にはガラス体表面に付いた損傷の事例により空気との界面での全反射が妨害される未クラッドの態様と対照的に、クラッドの態様は、光の透過がガラス体表面に付いた損傷の事例により毀損されず、従って光をガラス体を出て連結させるようにすることができる、という利点を有する。しかしながら、本発明の方法の本質的な利点は、未クラッドのガラス体でさえも、重大な表面損傷の事例及び汚染例なしで効率的に製造することができることにある。

さらに好適な態様においては、ガラス体はファイバー・ロッドから形成される。ファイバー・ロッドは、好ましくは少なくともコアとそれを被覆するクラッドから成る１本又はそれ以上の引き抜きガラス棒及び／又はガラス繊維から成ることができる。含まれる個々のガラス棒あるいはガラス繊維は、ファイバー・ロッドを製造するために、しばしば熱の作用下で互いにプレスされる。このようにして得られるファイバー・ロッドは、引き続き本発明の方法により自由に整形することができる。

上記ファイバー・ロッドはバッファー・ガラス（緩衝ガラス）によって包囲されることが特に好ましい。バッファー・ガラスは光学機能を満たさないが、ファイバー・ロッドを包囲し、液体、ガスあるいは汚れ粒子などのどのような物質もファイバー・ロッドへ浸透することができないように存在するあらゆるキャビティをシールする。機械的安定性に加えて、このようにして環境上の影響に対してファイバー・ロッドの耐久性を増大させることも可能である。バッファー・ガラスは、本発明の方法によりファイバー・ロッドの変形前に適用することができ、あるいはまた変形後にも適用することができる。

それら自身がコアとクラッドを有する各種の個々のガラス棒又はガラス繊維で作製されたファイバー・ロッドが用いられ、また光の入射端部の位置のマトリックスが光の出射端部の位置のマトリックスに一致するように配置されれば、それは整然としたファイバー束である。そのような整然としたファイバー束は、特に画像伝送のために適している。

ガラス体が１つ以上の多成分ガラスから成ることが特に好ましい。多成分ガラスは、その組成が２以上の成分から成るガラスを意味する。ファイバー用途にふさわしい多成分ガラスの例は、ドイツ特許ＤＥ １０２ ４５ ９８７ Ｂ３に開示されている。

あるいはまた、ガラス体は１つ以上の単一成分ガラスから成ることができる。多成分ガラスと対照的に、単一成分ガラスの組成は、本質的には一つの成分から成る。最もよく知られている単一成分ガラスは石英ガラスであり、それは本質的にＳｉＯ_２から成る。

勿論、厳密にファイバー・ロッドを使用するときに、ガラス体用の出発材料として１つのタイプの単一ファイバーを使用できるだけでなく、厳密にファイバー・ロッド内にそれぞれ異なるコア及びクラッド・ガラスの単一ファイバーが適当な方法で互いに隣接するように配列されるときに、ファイバー・ロッドの、従ってまた本発明のガラス体の光学特性を目標とするやり方で調和させることも可能である。例えば、ファイバー・ロッドが異なる屈折率の複数の単一ファイバーの適切な配列に与えられた光を集束させるようにすることが可能である。焦点をぼかす配列も同様に可能である。さらに、本発明は、同一断面を有するガラス体に限定されるものではない。例えば、光の出射面に比べてより小さな光の入射面を有するガラス体を使用することも同様に可能である。このようなガラス体は、例えば、比較的小さな光源により比較的大きな空間容積を照明し、あるいは比較的大きな印象を与え、それにより光学的により顕著な光の出射面を与えるために使用することができる。光の出射面に比べて比較的大きな光の入射面が用いられる場合、ガラス体は収光器として作用する。光源として例えば多数のＬＥＤが用いられる場合、本発明の導光器は放射された光を集め、光の出射面から高い強度で発出させることができる。光の出射面の幾何形状は円形とすることができ、本発明のガラス体が乗り物の照明装置、例えばヘッドライトの要素として使用することもできるように、自由に選択可能である。勿論、ガラス体の形状寸法は、例えば、特定の光学効果を生じるために、前記した複数の単一ファイバーの組合せと組み合わせることができる。

本発明のガラス体がインストールされるシステムを作る際に広範囲の自由度を達成できるようにするために、ガラス体はさらに様々の断面及び断面形状寸法を有することができる。

特に高い光度の照明を適用するときに、高い機械的安定性を達成するために、さらに、ガラスは特に好ましくはα＜５×１０^−６／Ｋの範囲の熱膨張率を有するようにされる。導光器に最適の条件を提供するために、曲げていない状態で、ガラス・ブランクのガラスは、３００ｍｍで８０％を超える透過率を有し；ガラスは高いパーセントの純度を有し、好ましくはＦｅイオンを含む不純物がなく；ガラスは好ましくは４００℃まで永久的に熱安定性であり、並びにガラスは高い耐薬品性を有し、好ましくはアルカリ分が低いか全く含有していないことが、さらに有利であることが分かった。

この場合、ガラスが約α＝３．２５×１０^−６／Ｋの熱膨張率を有する硼珪酸ガラスであること、及び、ガラスが約α＝０．５×１０^−６／Ｋの熱膨張率を有する石英ガラスであることが、特に適していることが見出された。

さらに、見出されたこの２つのタイプのガラスは、高純度を有する。ショット（Ｓｃｈｏｔｔ）社製デュラン（Ｄｕｒａｎ：登録商標）ガラスは、非常に高い耐薬品性及び充分に良好な熱膨張率を持っており、前記した方法に適用するための硼珪酸ガラスとして好適であると考えられる。ショット社製デュラン（Ｄｕｒａｎ：登録商標）の組成は、重量パーセントで、以下のとおりである：ＳｉＯ_２ ８１％、Ｂ_２Ｏ_３ １３％、Ｎａ_２Ｏ及び／又はＫ_２Ｏ ４％及びＡｌ_２Ｏ_３ ２％。その耐水性はＤＩＮ ＩＳＯ ７１９（９８℃）によるクラス１に相当し、その耐酸性はＤＩＮ ＩＳＯ １２ １１６によるクラス１に相当し、その耐アルカリ性はＤＩＮ ＩＳＯ ６９５によるクラス２に相当する。

本発明は、少なくとも１つの発光照明システム及び少なくとも１つの出光点を含む少なくとも１つの照明装置を有する自動車において、発光照明システムと少なくとも１つの出光点との間の光伝送のための本発明の曲げガラス体の使用もさらに包含する。本発明のガラス体は、このように、光源からあらゆる所望の出光位置へ光を案内する導光器として使用することができる。出光位置は、導光器自体の光の出射面でよく、さもなければさらに他の光学系、例えば１つ以上のレンズでもよい。

この場合、ガラス体は自動車の照明装置に好ましくはモジュール様式で組み込まれることが、有利であると認められた。

それにより、自動車に取り付け中及び修理中に照明装置の領域での損傷を回避することが可能である。

さらに、本発明は、処理部位の光あるいは画像情報を伝送するために実験室設備のアイテムに、あるいは医学用途のための器具における曲げガラス体の使用を包含し、ガラス体はアイテム／器具に、好ましくは喉頭鏡に組み込まれる。

この場合、本発明によれば、ガラス体はそれぞれの実験室又は医学用途に適合する湾曲形状を有するようにされる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、２つの異なる状態Ａ及びＢで、挟持されたガラス・ブランク２と共に本発明の曲げ装置１の概略図を示している。初期の状態Ａでは、ガラス・ブランク２は装置１に曲げられていない状態で保持される。曲げ状態Ｂでは、ガラス・ブランク２は曲げられている。

曲げ装置１は、２つのそれぞれ相互に対応するグリッパー３、４を有している。グリッパー３、４は、所定の間隔Ｌ_Ｇで互いに離間しており、対応する挟持部位５及び６でガラス・ブランク２に留められる。曲げ領域Ｌ_０はグリッパー３、４間に配されており、グリッパーの相互の間隔Ｌ_Ｇよりも小さいように選定される。加熱され及び／又は曲げられる曲げ領域Ｌ_０からのグリッパー３、４の間隔あるいは挟持部位５、６の間隔は、ガラス材料の温度勾配に依存し、データ処理装置のパラメーターとして規定することができる。

ガラス・ブランク２は、挟持部位５、６の間で曲げのために曲げ温度まで加熱される。曲げのために、グリッパー４は、図面上の平面にある平面上を挟持部位６に移動することができる。挟持部位６では、ガラス・ブランク２はこのようにして対応する挟持部位５に関連して自由に曲げることができる。

本発明の方法によれば、移動可能なグリッパー４は、対応するグリッパー３に関連して曲げ経路Ｃ上を移動され、曲げ経路Ｃは最終の曲げ角度あるいは最終の曲げ半径の関数として規定される。これは、好ましくは処理装置の制御下で実行することができ、この目的のために同様に供されるデータ処理装置は図示されていない。

挟持部位５、６の間のガラス・ブランク２の曲げ領域は、所定の加熱時間、所定の曲げ温度まで加熱される。加熱は、適当な加熱手段７によって行なわれる。

加熱手段７は、ガラス・ブランク２を長手方向に加熱することができるように、挟持部位５、６間に配置される。図示の設計例においては、ガラス・ブランクは、フリーのままである平面において、２つのバーナー間に存在する。それにより、有利には、ガラス・ブランク２を均一に且つ速やかに加熱することを達成することができる。加熱を完了した後、バーナーはガラス・ブランク２から遠ざかるように移動され、次いでガラス・ブランク２が曲げられる。従って、曲げ操作は一定の曲げ温度で実行される。例えば、電気的加熱プレート、赤外線輻射器あるいは誘導加熱手段などの他の加熱手段も同様に考えられ、本発明によって包含される。

曲げ装置１内に保持されたガラス・ブランク２は、最初にグリッパー３、４がガラス・ブランク２を保持する初期状態Ａに位置している。ガラス・ブランク２が、挟持部位５、６間の曲げ領域８において所要の曲げ温度まで加熱された後、グリッパー４は曲げのために移動される。このプロセスでは、グリッパー４は、グリッパー３によって保持されているガラス・ブランク２の挟持部位５に対してガラス・ブランク２が曲げ領域８において曲げられるように曲げ経路Ｃ上を移動する。このために、本発明にれば、曲げ経路Ｃは加熱時間あるいは曲げ温度と無関係に規定されるようにされる。さらに、挟持部位５、６間の曲げ領域８に相当する直線の長さＬ_０は、最終曲げ半径又は最終曲げ角度の関数として規定されるようにされている。

変形操作は、本発明に従って図示されていない電子データ処理装置によってモニターされる。このプロセスでは、グリッパー４の移動は制御され、そしてこの場合の加熱操作、特に加熱時間は曲げ温度の関数として時間制御される。曲げ温度は、曲げ領域へ導入される加熱エネルギーから生じる。この場合、本発明は、データ処理装置が曲げ温度及び加熱時間並びに処理装置の制御下での曲げ時間、最終曲げ半径、及び最終角度を規定できることを含む。

ガラス・ブランク２は、有利には、加熱手段７間の平面においても曲げることができる。さらに、ガラス・ブランクは、他の平面においても同様に自由に曲げることができる。異なる曲げ半径あるいは曲げ角度は、従って、自由な曲げにより単純でコスト効率の良い方法で融通性よく有利に形成することができる。

本発明の方法及び関連する曲げ装置１は、曲げの間に金型が必要でなく、従って、本発明に従って曲げられたガラス体を製作するためのコストは低いままである。また、金型を交換するかあるいは異なる曲げ角度あるいは曲げ半径を形成するために連続する変形操作間に金型を掃除したり修理したりする必要がないので、製造時間は、従来技術の方法に比べて実質的に低減される。このために必要なことは、データ処理装置への適切なパラメーターを規定することだけである。

さらに、自由な曲げにより、ガラス・ブランク２から製造されたガラス体を他の材料に接触することなく加熱した曲げ領域８で曲げることが可能となり、従って高品質のガラス体を製造でき、曲げ温度に加熱されたガラス・ブランク２の曲げ領域８の表面は、自由な曲げの間、実質的に損傷されないで維持され、従ってガラス体の光学特性、特に光の透過率が維持される。

金型による曲げと比べて、曲げ装置のパラメーターは素早く設定することができる。自由な曲げのための曲げ装置のセット・アップ時間は短い。従って、異なるガラス材料で作られ、また様々な湾曲部を有するガラス・ブランクは、曲げ装置において速やかに処理することができ、それぞれのパラメーターは制御装置によって規定される。

図２は、成形操作に関係するパラメーターを示す概略説明図である。
ガラス・ブランク２は、その初期状態Ａにおいて長手方向軸線に沿った方向の座標Ｘとして概略的に示され、それに垂直な座標Ｙの方向に曲げられる。一点鎖線Ｓ_１及びＳ_２は、異なる曲げ状態Ｂ_１及びＢ_２に曲げられたガラス・ブランク２を表わしている。

ガラス・ブランク２の挟持部位３、４間の間隔は、初期状態ＡにおいてＬ_Ｇである。Ｌ_Ｇは図示されていない。曲げに供される曲げ領域は、Ｌ_０として示されている。

曲げ経路Ｃ上の挟持部位５は、曲げの間に移動される。最初の点（Ｘ_０／Ｙ_０）からスタートして、曲げ経路Ｃは、座標Ｘ_Ｎ／Ｙ_Ｎを有する曲げ状態Ｂ_１を経て最終の曲げ状態Ｂ_２まで延在する。

変形操作の間、曲げ角度αは、最初の角度α＝０から、最終の曲げ角度α_Ｅまで曲げられ、そのとき湾曲部は最終曲げ半径Ｒ_Ｅを有している。

この場合、Ｌ_０は、下記式に従って最終曲げ角度Ｒ_Ｅの関数として規定される：
Ｌ_０＝２×Ｒ_Ｅ×π×α_Ｅ／３６０°

この場合、位置α_ｎでの曲げ半径Ｒ_ｎは以下のように規定される：
Ｒ_ｎ＝（Ｌ_０／２×π）×３６０°／α_ｎ

相応してＸ_ｎ＝ｓｉｎα_ｎ・Ｒ_ｎとｙ_ｎ＝Ｒ_ｎ−ｃｏｓα_ｎ・Ｒ_ｎを計算することができる。α_ｎは繰り返し測定され、規定される。

２つの異なる曲げ状態で、挟持されたガラス・ブランクを備えた本発明の装置の概略図である。 成型操作に含まれるパラメーターを図示するための概略図である。

符号の説明

１ 曲げ装置
２ ガラス・ブランク
３ グリッパー
４ グリッパー
５ 挟持部位
６ 挟持部位
７ 加熱手段
８ 曲げ領域
Ａ 初期状態
Ｂ 最終曲げ状態
Ｃ 曲げ経路
Ｘ 座標
Ｙ 座標
Ｓ_１ 曲げ
Ｓ_２ 曲げ
Ｂ_１ 曲げ状態
Ｂ_２ 曲げ状態
Ｌ_０ 曲げ領域の直線長さ
Ｌ_Ｇ グリッパーの間隔
α 曲げ角度
α_０ 初期の角度
α_Ｅ 最終曲げ角度
Ｒ_Ｅ 最終曲げ半径
Ｒ_ｎ 曲げ半径

Claims (35)

1. 以下の自動化された方法工程を特徴とする、棒状のガラス・ブランク（２）から少なくとも１つの湾曲部を備えたガラス体を製造する方法:
   ａ．ガラス・ブランク（２）は、少なくとも２つの相互に移動可能なグリッパー（３，４）を有する曲げ装置（１）内に保持され、該グリッパー（３，４）によって挟持され、
   ｂ．ガラス・ブランク（２）は、曲げようとする曲げ領域Ｌ_０が第１及び第２のグリッパー（３，４）の間に配置されるように位置決めされ、
   ｃ．曲げ領域Ｌ_０は、加熱手段（７）により曲げ温度に加熱され、引き続き
   ｄ．曲げ領域Ｌ_０は、前記グリッパー（３，４）の相互の曲げ動作によって自由に曲げられる。
2. 曲げの間、ガラス・ブランク（２）は第１のグリッパー（３）によって曲げ領域Ｌ_０の一端部で曲げ装置（１）に対して固定され、曲げ動作は曲げ領域Ｌ_０の反対側の端部に作用する第２のグリッパー（４）によって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 曲げ動作がガラス・ブランク（２）に思い描いたとおりの湾曲部を形成するために曲げ経路を描き、曲げ経路は、曲げ曲線及び各グリッパー（３，４）についてのガラス・ブランク（２）上の長さ補償に対するオフセット値をそれぞれ含むことを特徴とする請求項１又は２の少なくとも一項に記載の方法。
4. ２つより多い対応するグリッパー（３，４）及び加熱手段（７）を有する曲げ装置（１）の配置において、１つのガラス・ブランク（２）に多数の湾曲部が自由に同時に形成されることを特徴とする請求項１乃至３の少なくとも一項に記載の方法。
5. 曲げ装置（１）の配置においてガラス・ブランク（２）に対する時間的に連続する曲げ操作で自由に多数の湾曲部が形成され、また各完了した曲げ操作の後に次のそれぞれの曲げ領域Ｌ_０にグリッパー（３，４）が位置決めされることを特徴とする請求項１乃至４の少なくとも一項に記載の方法。
6. 曲げの間、グリッパー（３，４）の曲げ曲線は、曲げ領域Ｌ_０の直線長さ、最終的に到達する曲げ角度α_Ｅ及び／又は到達する曲げ半径に依存する関数として規定されることを特徴とする請求項１乃至５の少なくとも一項に記載の方法。
7. ガラス・ブランク（２）は、所定の加熱時間中、好ましくは加熱されるガラス体積及び／又は棒の直径の関数として、所定の曲げ温度まで加熱されることを特徴とする請求項１乃至６の少なくとも一項に記載の方法。
8. 加熱時間及び／又は曲げ温度は、ガラス・ブランク（２）のガラス材料及び直径の関数としてデータ処理装置によって規定されることを特徴とする請求項１乃至７の少なくとも一項に記載の方法。
9. グリッパー（３，４）は相互の間隔長さＬ_Ｇ＞Ｌ_０でガラス・ブランク（２）に作用することを特徴とする請求項１乃至８の少なくとも一項に記載の方法。
10. ガラス・ブランク（２）は曲げるためにグリッパー（３，４）により供給装置から継続的に取り出され、あるいは連続的に曲げ装置（１）へ導入されることを特徴とする請求項１乃至９の少なくとも一項に記載の方法。
11. 曲げ操作を制御するためのデータ処理装置と、少なくとも２つの挟持部位（５，６）で少なくとも１つのガラス・ブランク（２）を挟持するための、少なくとも１つのグリッパー（３，４）が移動可能である少なくとも第１と第２のグリッパー（３，４）と、挟持部位（５，６）間の曲げようとする曲げ領域Ｌ_０を加熱するための加熱手段（７）を有する、棒状のガラス・ブランク（２）から曲げガラス体を製造するための曲げ装置（１）。
12. 加熱手段（７）は、曲げ領域Ｌ_０を加熱するために、グリッパー（３，４）の挟持部位（５，６）間で挟持されたガラス・ブランク（２）に向かって、またそれから戻るように移動できる少なくとも１つのバーナーを含むことを特徴とする請求項１１に記載の曲げ装置（１）。
13. 棒状のガラス・ブランク（２）はトラッキング装置によって曲げ装置（１）に供給され、曲げ装置（１）は継続的にもしくは連続的にガラス・ブランク（２）を追跡するための手段を有することを特徴とする請求項１１又は１２の少なくとも一項に記載の曲げ装置（１）。
14. 請求項１〜１０に記載の方法を使用して棒状のガラス・ブランク（２）から曲げられたことを特徴とする曲げガラス体。
15. ガラス・ブランク（２）は、少なくとも１ｍｍの直径、好ましくは５ｍｍ〜１０ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１４に記載の曲げガラス体。
16. ガラス体は光又は画像を伝送するための導光器として設計されていることを特徴とする請求項１４又は１５の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
17. ガラス体は、未クラッドのガラス棒から形成されていることを特徴とする請求項１４乃至１６の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
18. ガラス体は、コア・ガラスから作製され且つ少なくとも１つのクラッド・ガラスから作製された少なくとも１つのクラッドがコーティングされたガラス棒から形成されていることを特徴とする請求項１４乃至１７の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
19. ガラス体は、ファイバー・ロッドから形成されていることを特徴とする請求項１４乃至１８の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
20. ファイバー・ロッドは、少なくとも１つのコア・ガラスから作製されたコアを有し、且つ少なくとも１つのクラッド・ガラスから作製された少なくとも１つのクラッドがコーティングされた複数のファイバーから成ることを特徴とする請求項１９に記載の曲げガラス体。
21. ファイバー・ロッドは、少なくとも１つのバッファー・ガラスによって包囲されていることを特徴とする請求項１９乃至２０の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
22. ガラス体は少なくとも１つの多成分ガラスから成ることを特徴とする請求項１４乃至２１の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
23. ガラス体は単一成分ガラスから成ることを特徴とする請求項１４乃至２１の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
24. ガラスはα＜５×１０^−６／Ｋの範囲の熱膨張率を有することを特徴とする請求項２３に記載の曲げガラス体。
25. 曲げていない状態で、ガラス・ブランク（２）のガラスは、３００ｍｍで８０％を超える透過率を有することを特徴とする請求項１４乃至２４の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
26. ガラスは、高いパーセントの純度を有し、好ましくはＦｅイオンを含む不純物がないことを特徴とする請求項１４乃至２５の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
27. ガラスは、好ましくは４００℃まで永久的に熱安定性であることを特徴とする請求項１４乃至２６の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
28. ガラスは、高い耐薬品性を有し、好ましくはアルカリ分が低いか全く含有していないことを特徴とする請求項１４乃至２７の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
29. ガラスは、硼珪酸ガラスであることを特徴とする請求項１４乃至２８の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
30. ガラスは、石英ガラスであることを特徴とする請求項１４乃至２９の少なくとも一項に記載の曲げガラス体。
31. 少なくとも１つの発光照明システム及び少なくとも１つの出光点を含む少なくとも１つの照明装置を有する自動車において、発光照明システムと出光点との間の光伝送のための請求項１４乃至３０の一項に記載の曲げガラス体の使用。
32. ガラス体は自動車の照明装置に好ましくはモジュール様式で組み込まれていることを特徴とする請求項３１に記載の使用。
33. 処理部位の光あるいは画像情報を伝送するために実験室設備のアイテムあるいは医学用途のための器具において、ガラス体はアイテム／器具に、好ましくは喉頭鏡に組み込まれている請求項１４乃至３０の一項に記載の曲げガラス体の使用。
34. 処理部位の光あるいは画像情報を伝送するために実験室設備のアイテムあるいは医学用途のための器具として、ガラス体はアイテム／器具として、好ましくは喉頭鏡として設計されている請求項１４乃至３０の一項に記載の曲げガラス体の使用。
35. ガラス体はそれぞれの実験室又は医学用途に適合する湾曲形状を有することを特徴とする請求項２８又は３０に記載の使用。

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